Linux字符设备驱动程序的一个简单示例
一.开发环境：
主 机：VMWare--Fedora 9
开发板：友善之臂mini2440--256MB Nandflash
编译器：arm-linux-gcc-4.3.2
二.驱动源码：
该源码很浅显易懂，非常适合初学者。
memdev.h#ifndef _MEMDEV_H_
#define _MEMDEV_H_#ifndef MEMDEV_MAJOR
#define MEMDEV_MAJOR 254 /*预设的mem的主设备号*/
#endif#ifndef MEMDEV_NR_DEVS
#define MEMDEV_NR_DEVS 2 /*设备数*/
#endif#ifndef MEMDEV_SIZE
#define MEMDEV_SIZE 4096
#endif/*mem设备描述结构体*/
struct mem_dev
{ char *data; unsignedlong size;
};#endif /* _MEMDEV_H_ */
memdev.c#include <linux/module.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/system.h>
#include <asm/uaccess.h>#include "memdev.h"static mem_major = MEMDEV_MAJOR;module_param(mem_major,int, S_IRUGO);struct mem_dev *mem_devp; /*设备结构体指针*/struct cdev cdev; /*文件打开函数*/
int mem_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{struct mem_dev *dev;/*获取次设备号*/int num = MINOR(inode->i_rdev);if (num >= MEMDEV_NR_DEVS) return -ENODEV;dev = &mem_devp[num];/*将设备描述结构指针赋值给文件私有数据指针*/filp->private_data = dev; //方便以后对该指针的使用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)
{unsignedlong p = *ppos;unsignedint count = size;int ret = 0;struct mem_dev *dev = filp->private_data; /*获得设备结构体指针*//*判断读位置是否有效*/if (p >= MEMDEV_SIZE) //超出读取范围，返回0表示读取不到数据return 0;if (count > MEMDEV_SIZE - p)count = MEMDEV_SIZE - p;/*读数据到用户空间*/if (copy_to_user(buf, (void*)(dev->data + p), count)){ret = - EFAULT;}else{*ppos += count;ret = count;printk(KERN_INFO"read %d bytes(s) from %d\n", count, p);}return ret;
}/*写函数*/
static ssize_t mem_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
{unsignedlong p = *ppos;unsignedint count = size;int ret = 0;struct mem_dev *dev = filp->private_data; /*获得设备结构体指针*//*分析和获取有效的写长度*/if (p >= MEMDEV_SIZE)return 0;if (count > MEMDEV_SIZE - p)count = MEMDEV_SIZE - p;/*从用户空间写入数据*/if (copy_from_user(dev->data + p, buf, count))ret = - EFAULT;else{*ppos += count;ret = count;printk(KERN_INFO"written %d bytes(s) from %d\n", count, p);}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 0:/* SEEK_SET */newpos = offset;break;case 1:/* SEEK_CUR */newpos = filp->f_pos + offset;break;case 2:/* SEEK_END */newpos = MEMDEV_SIZE -1 + offset;break;default:/* can't happen */return -EINVAL;}if ((newpos<0) || (newpos>MEMDEV_SIZE))return -EINVAL;filp->f_pos = newpos;return newpos;}/*文件操作结构体*/
static const struct file_operations mem_fops =
{.owner = THIS_MODULE,.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)
{int result;int i;dev_t devno = MKDEV(mem_major, 0);/* 静态申请设备号*/if (mem_major)result = register_chrdev_region(devno, 2, "memdev");else /* 动态分配设备号 */{result = alloc_chrdev_region(&devno, 0, 2, "memdev");mem_major = MAJOR(devno);} if (result < 0)return result;/*初始化cdev结构*/cdev_init(&cdev, &mem_fops);//使cdev与mem_fops联系起来cdev.owner = THIS_MODULE;//owner成员表示谁拥有这个驱动程序，使“内核引用模块计数”加1；THIS_MODULE表示现在这个模块被内核使用，这是内核定义的一个宏cdev.ops = &mem_fops;/* 注册字符设备 */cdev_add(&cdev, MKDEV(mem_major, 0), MEMDEV_NR_DEVS);/* 为设备描述结构分配内存*/mem_devp = kmalloc(MEMDEV_NR_DEVS * sizeof(struct mem_dev), GFP_KERNEL);//目前为止我们始终用GFP_KERNELif (!mem_devp) /*申请失败*/{result = - ENOMEM;goto fail_malloc;}memset(mem_devp, 0, sizeof(struct mem_dev));/*为设备分配内存*/for (i=0; i < MEMDEV_NR_DEVS; i++) {mem_devp[i].size = MEMDEV_SIZE;mem_devp[i].data = kmalloc(MEMDEV_SIZE, GFP_KERNEL);//分配出来的地址存在此memset(mem_devp[i].data, 0, MEMDEV_SIZE);}return 0;fail_malloc:unregister_chrdev_region(devno, 1);return result;
}/*模块卸载函数*/
static void memdev_exit(void)
{cdev_del(&cdev); /*注销设备*/kfree(mem_devp); /*释放设备结构体内存*/unregister_chrdev_region(MKDEV(mem_major, 0), 2); /*释放设备号*/
}MODULE_LICENSE("GPL");module_init(memdev_init);
module_exit(memdev_exit);三.编译源码 1.把这两个驱动源文件复制进内核linux-2.6.32.2/drivers/char目录下
2.修改该目录下的Kconfig文件添加
| 1 2 | config MEMDEV_DRIVER tristate"memdev driver" |
3.修改该目录下的Makefile文件,依葫芦画瓢，添加
obj-$(CONFIG_HELLO_DRIVER) += memdev.o
至此，文件以添加进内核。
4.到Linux-2.6.32.2源代码根目录下执行
make menuconfig
在字符设备中找到菜单项“memdev driver“，就是我们刚才添加的驱动模块，选为M
5.在Linux-2.6.32.2源代码根目录下执行
make modules
就能生成内核模块文件memdev.ko
至此，我们已经完成驱动模块的编译。
四.把驱动下载到开发版并安装
1.把memdev.ko 下载到开发板，并移到/lib/modules/2.6.29.4-FriendlyARM目录下，然后在开发板中执行
#modprobe memdev
(注意用modprobe命令不需要.ko后缀，rmmod也是如此，这个经常会忘记)
当然你也可以用insmod命令：insmod memdev.ko
2.创建设备文件节的
#mknod /dev/memdev0 c 254 0
五.测试
测试代码如下：
app_mem.c#include <stdio.h>int main()
{FILE *fp0 = NULL;char Buf[4096];/*初始化Buf*/strcpy(Buf,"Mem is char dev!");printf("BUF: %s\n",Buf);/*打开设备文件*/fp0 = fopen("/dev/memdev0","r+");if (fp0 == NULL){printf("Open Memdev0 Error!\n");return -1;}/*写入设备*/fwrite(Buf,sizeof(Buf), 1, fp0);/*重新定位文件位置（思考没有该指令，会有何后果)*/fseek(fp0,0,SEEK_SET);/*清除Buf*/strcpy(Buf,"Buf is NULL!");printf("BUF: %s\n",Buf);/*读出设备*/fread(Buf,sizeof(Buf), 1, fp0);/*检测结果*/printf("BUF: %s\n",Buf);return 0; }把程序交叉编译后传到板子上执行
程序输出结果如下：
结果和预想的一样。
六.总结
我原本并没打算把他下载到开发板上运行，以为在虚拟机上就可以运行了，但是insmod的时候老是出现一个错误
insmod error inserting 'memdev.ko': -1 Invalid module format
后来在网上查了一些资料，这个错误可能是因为内核代码树与内核不一样，我用uname -a 查看了一下，发现我的内核版本是2.6.25-14。另外我用file命令查看了一下生成的memdev.ko 文件，发现是编译成了ARM平台上的文件。我的开发板的内核是和内核代码树一样的，于是还是下载到了板子上实验，在板子上没有出现刚才的错误。
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