Linux字符设备驱动程序开发(1)-使用字符设备驱动

1、使用字符设备驱动程序

1.1编译/安装驱动

在Linux系统中，驱动程序通常采用内核模块的程序结构来进行编码。因此，编译/安装一个驱动程序，其实质就是编译/安装一个内核模块。把下面的范例代码拷贝到Linux系统中：

#include 
  
    #include 
   
     #include 
    
      #include 
     
       #include 
      
        int dev1_registers[5]; int dev2_registers[5]; struct cdev cdev; dev_t devno; /*文件打开函数*/ int mem_open(struct inode *inode, struct file *filp) { /*获取次设备号*/ int num = MINOR(inode->i_rdev); if (num==0) filp->private_data = dev1_registers; else if(num == 1) filp->private_data = dev2_registers; else return -ENODEV; //无效的次设备号 return 0; } /*文件释放函数*/ int mem_release(struct inode *inode, struct file *filp) { return 0; } /*读函数*/ static ssize_t mem_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos) { unsigned long p = *ppos; unsigned int count = size; int ret = 0; int *register_addr = filp->private_data; /*获取设备的寄存器基地址*/ /*判断读位置是否有效*/ if (p >= 5*sizeof(int)) return 0; if (count > 5*sizeof(int) - p) count = 5*sizeof(int) - p; /*读数据到用户空间*/ if (copy_to_user(buf, register_addr+p, count)) { ret = -EFAULT; } else { *ppos += count; ret = count; } return ret; } /*写函数*/ static ssize_t mem_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos) { unsigned long p = *ppos; unsigned int count = size; int ret = 0; int *register_addr = filp->private_data; /*获取设备的寄存器地址*/ /*分析和获取有效的写长度*/ if (p >= 5*sizeof(int)) return 0; if (count > 5*sizeof(int) - p) count = 5*sizeof(int) - p; /*从用户空间写入数据*/ if (copy_from_user(register_addr + p, buf, count)) ret = -EFAULT; else { *ppos += count; ret = count; } return ret; } /* seek文件定位函数 */ static loff_t mem_llseek(struct file *filp, loff_t offset, int whence) { loff_t newpos; switch(whence) { case SEEK_SET: newpos = offset; break; case SEEK_CUR: newpos = filp->f_pos + offset; break; case SEEK_END: newpos = 5*sizeof(int)-1 + offset; break; default: return -EINVAL; } if ((newpos<0) || (newpos>5*sizeof(int))) return -EINVAL; filp->f_pos = newpos; return newpos; } /*文件操作结构体*/ static const struct file_operations mem_fops = { .llseek = mem_llseek, .read = mem_read, .write = mem_write, .open = mem_open, .release = mem_release, }; /*设备驱动模块加载函数*/ static int memdev_init(void) { /*初始化cdev结构*/ cdev_init(&cdev, &mem_fops); /* 注册字符设备 */ alloc_chrdev_region(&devno, 0, 2, "memdev"); cdev_add(&cdev, devno, 2); } /*模块卸载函数*/ static void memdev_exit(void) { cdev_del(&cdev); /*注销设备*/ unregister_chrdev_region(devno, 2); /*释放设备号*/ } MODULE_LICENSE("GPL"); module_init(memdev_init); module_exit(memdev_exit); 
       
      
     
    
  

obj-m := memdev.o KDIR := /home/S5-driver/lesson7/linux-tiny6410/ all: make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules CROSS_COMPILE=arm-linux- ARCH=arm clean: rm -f *.ko *.o *.mod.o *.mod.c *.symvers *.bak *.order 

#make

拷贝memdev.ko到开发板中，然后安装：

#insmod memdev.ko

1.2创建设备文件

由这幅图可以知道，应用程序对设备驱动的访问是通过设备文件来进行的，设备文件就像一个媒介一样把应用程序和设备驱动联系在了一起。

它的参数有4个，第一个是需要创建的字符设备的文件名字，小C代表字符设备文件，主设备号用来和设备驱动程序建立连接，它们需要使用相同的主设备号，那么怎么查看刚刚安装的mendev驱动程序使用的设备号呢？在开发板上输入：

#cat /proc/device

显示出了2列信息，第一列是主设备号，第二列是设备驱动程序的名字。这里应该是253

次设备号取非负的数即可，一般为0~255之间。

现在我们在开发板上创建一个设备文件(设备文件名称不和已有的冲突即可)：

#mknod /dev/memdev0 c 253 1

然后查看dev：

#ls /dev

1.3访问设备

这个设备文件其实就是对内存的操作，因为在实际的硬件设备访问中，最终都是对设备寄存器的访问，这个访问内存中的某几个单元达到的效果是一样的。

编写一个应用程序来访问这个设备文件：

#include 
  
    #include 
   
     #include 
    
      #include 
     
       int main() { int fd; int src=1234; int tmp=0; fd = open("/dev/memdev0",O_RDWR); write(fd, &src, sizeof(int)); printf("src:%d\n",src); close(fd); fd = open("/dev/memdev0",O_RDWR); read(fd, &tmp, sizeof(int)); printf("tmp:%d\n",tmp); close(fd); return 0; } 
      
     
    
   int fd; int src=1234; int tmp=0; fd = open("/dev/memdev0",O_RDWR); write(fd, &src, sizeof(int)); printf("src:%d\n",src); close(fd); fd = open("/dev/memdev0",O_RDWR); read(fd, &tmp, sizeof(int)); printf("tmp:%d\n",tmp); close(fd); return 0; } 

使用arm-linux-gcc编译后把生成文件拷贝到开发板中，然后执行，如果发现错误：

~bin/sh: ./write_mem not found

其实这并不是找不到write_mem这个文件，而是它依赖的库找不到，可以使用:

#arm-readelf  -d  write_mem

-d表示查询动态连接库，来查看它所依赖的库

这个时候方法有2钟，1是拷贝它依赖的库到开发板的lib目录中，2是在编译的时候使用静态连接:

#arm-linux-gcc  -static  write_mem.c  -o write_mem

再编译运行，可以看到读写都已经成功了，注意写完后一定要关闭文件才把数据真正写入了，如果没有关闭直接读，读出来的是空的。！