Linux驱动开发（二）注册字符设备

对于字符设备驱动程序，最核心的就是file_operations结构，这个架构对应提供给虚拟文件系统（VFS）的文件结构，它的每一个成员函数一般都对应一个系统调用。用户进程利用系统调用对设备文件进行诸如读和写等操作时，系统调用通过设备文件的煮设备号找到响应的设备驱动程序。file_operations结构体定义如下：

注册字符设备使用register_chrdev:

register_chrdev函数原型为：

int register_chrdev(unsigned int major,const *name,struct file_operation *fops);

参数major为主设备号，可以在写驱动的时候指定，当一般设置为0。major为0时，则主设备号由系统动态分配。

注销字符设备使用unregister_chrdev:

unregister_chrdev函数原型为：

int unregister_chrdev(unsigned int major,const char *name);

具体例子：

字符驱动

simple_chrdev.c

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <linux/fs.h>
#include <asm/errno.h>

#define simple_MAJOR 0
static unsigned char simple_inc = 0;
static unsigned char demoBuffer[256];


int simple_open(struct inode *inode,struct file *filp)
{
	if(simple_inc>0)return -ERESTARTSYS;
	simple_inc++;
	return 0;
}

int simple_release(struct inode *inode,struct file *filp)
{
	simple_inc--;
	return 0;
}

ssize_t simple_read(struct file *filp,char __user *buf,size_t count,loff_t *fpos)
{
	if(copy_to_user(buf,demoBuffer,count)) //数据内核空间都用户空间的拷贝
	{
		count = -EFAULT;
	}
	return count;
}

ssize_t simple_write(struct file *filp,const char __user *buf,size_t count,loff_t *f_pos)
{
	if(copy_from_user(demoBuffer,buf,count)) //数据从用户空间到内核空间的拷贝
	{
		count = -EFAULT;
	}
	return count;
}

struct file_operations simple_fops = {

	.owner   = THIS_MODULE,
	.read    = simple_read,
	.write   = simple_write,
	.open    = simple_open,
	.release = simple_release,
};


void simple_cleanup_module(void)
{
	unregister_chrdev(simple_MAJOR, "simple");
	printk("simple_cleanup_module!\n");
}

int simple_init_module(void)
{
	int ret;
	ret = register_chrdev(simple_MAJOR,"simple",&simple_fops);
	if(ret < 0)
	{
		printk("Unable to register character device %d\n",simple_MAJOR);
		return ret;
	}
	return 0;
}

module_init(simple_init_module);
module_exit(simple_cleanup_module);
MODULE_LICENSE("GPL");//没加这句可能会报错module license 'unspecified' taints kernel

Makefile:

obj-m := simple_chrdev.o

KDIR := /home/vinkim/OrangePiH6/kernel

PWD := $(shell pwd)

default:
	make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=/opt/toolchain/gcc-linaro-aarch/bin/aarch64-linux-gnu- -C $(KDIR) M=$(PWD) modules


clean:
	rm -rf *.o *.mod.* *.ko *.symvers *.order

KDIR：内核所在目录

ARCH为芯片架构，我这里为arm64架构

CROSS_COMPILE为交叉编译工具链

编译成功后生成simple_chrdev.ko文件

测试程序：

main.c

#include <linux/fs.h>
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>


void main(void)
{
	int fd;
	int i;
	char data[256];
	int retval;

	fd = open("/dev/vinkim",O_RDWR);

	if(fd == -1)
	{
		perror("error open\n");
		exit(-1);
	}
	printf("open /dev/vinkim successfully.\n");
	retval = write(fd,"vinkim",6);

	if(retval == -1)
	{
		perror("write error!\n");
		exit(-1);
	}

	retval = read(fd,data,6);
	if(retval == -1)
	{
		perror("read error!\n");
		exit(-1);
	}
	data[retval] = 0;
	printf("read successfully:%s\n",data);
	close(fd);
}

编译生成main.o文件

将simple_chrdev.ko和main.o拷贝到linux开发板上

1.加载simple_chrdev.ko模块：

insmod simple_chrdev.ko

2.创建字符设备文件

创建字符设备文件之前需要先查询字符设备文件的主设备号，系统是通过主设备号将字符设备文件和字符驱动进行关联的。

cat /proc/devices

我们注册字符设备的名称为"simple"

我们可以看到simple所对应的主设备号为240

这样我们就可以创建我们的字符设备文件了：

mknod /dev/vimk c 240 0

vimk为创建的文件名，这个可以随便名

c表示穿件的我字符设备文件

240就是我们上一步查询到的主设备号

0位从设备号

3.运行测试程序

./main.o