目录
- （一）Linux内核驱动简介
- （二）杂项设备驱动模型
- （1）相关接口
- （2）杂项设备注册过程
- （三）早期经典字符设备驱动模型
- （1）相关接口
- （2）杂项设备注册过程
- （二）杂项和早期经典的区别
（一）Linux内核驱动简介
对于刚接触linux驱动的同学来说，应该思考一个问题就是为什么要有Linux内核驱动呢？原因就是Linux内核对设备的驱动编写进行了规范。
我们在linux系统的/dev目录下可以查看设备节点文件，这些节点文件是怎么存在的也是值得思考的，本篇文章将会讲解一个杂项设备驱动模型、早期经典字符设备驱动模型，都是针对字符设备进行讲解的。
通过ls选项看到，文件权限前面的符号表示该文件是字符设备文件、块设备文件或者其他的，每一个设备文件都有一个主设备号和一个次设备号
主设备号：标识设备的类型，标识具体的某一类设备，如usb设备为一类设备
次设备号：标识某一类设备中的具体的某一个设备，如我的金士顿U盘
驱动程序为程序员开发后放入内核的功能模块，所以驱动程序本身不属于内核的一部分，导致在向内核添加驱动功能的时候需要向内核提出申请，即注册操作。
（二）杂项设备驱动模型
杂项设备：主设备号固定为10 的设备称为在下个设备，Linux驱动中把无法归类的五花八门的设备定义为混杂设备(用miscdevice结构体表述)。miscdevice共享一个主设备号MISC_MAJOR(即10)，但次设备号不同。
（1）相关接口
int misc_register(struct miscdevice * misc)
int：返回值，成功返回0，失败返回负数
struct miscdevice * misc：设备结构体struct miscdevice {int minor; //次设备号 // 当minor的值为255的时候内核会自动分配次设备号，// 一般采用此方法，因为自己指定容易和已有的次设备号冲突 const char *name; //设备节点名 const struct file_operations *fops;//文件操作指针结构体struct list_head list; //杂项设备链表，使用者不用关心struct device *parent; //父设备类，无需关心struct device *this_device; //本设备，无需关心const char *nodename; //节点名umode_t mode; //权限};
注册杂项设备需要关心的参数：
int minor; //次设备号
const char *name; //设备节点名
const struct file_operations *fops;//文件操作指针结构体
struct file_operations结构体如下：
struct file_operations {struct module *owner; //一般赋值为THIS_MODULEloff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);/*ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);char __user *：内核空间读取到文件中的数据，直接传递到用户空间调用的read接口中ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);buf中的数据即来源于 char __user **//*ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);const char __user *：用户层调用的write接口向文件写入的数据ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);buf中的数据直接传递到了const char __user *size_t：数据的大小loff_t *指的是写入数据的偏移量 */unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);int (*open) (struct inode *, struct file *);int (*release) (struct inode *, struct file *);//内核中的release等同于系统的closeint (*fsync) (struct file *, loff_t, loff_t, int datasync);int (*fasync) (int, struct file *, int);int (*lock) (struct file *, int, struct file_lock *);
};
以int (*open) (struct inode *, struct file *);为例：
open指针指向的函数是用来接收系统层调用的open函数所传递的参数值
struct inode *：保存文件属性的
struct file *：保存文件操作中的数据
（2）杂项设备注册过程
- 定以struct miscdevice 并初始化
- 定以struct file_operations并初始化
- 使用misc_register(struct miscdevice * misc)进行注册
- 注销-------在模块程序中的卸载函数中进行注销操作
下面以一个例子讲解，重点看注册函数misc_register：
miscdevice.c
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/fs.h>#define MISCDEVICE_NAME "miscdevice"ssize_t misc_read(struct file * fp , char __user * buf, size_t size, loff_t * offset)
{printk("this is misc read\n");return 0;
}
ssize_t misc_write(struct file * fp , char __user * buf, size_t size, loff_t * offset)
{printk("this is misc write\n");return 0;
}int misc_release (struct inode * node, struct file * fp)
{printk("this is misc release \n");return 0;
}
int misc_open(struct inode * node, struct file * fp)
{printk("this is misc open \n");return 0;
}struct file_operations fp=
{
.read=misc_read,
.write=misc_write,
.release=misc_release,
.open =misc_open
};struct miscdevice misc =
{.minor = 255,.name = MISCDEVICE_NAME,.fops=&fp
};
static int __init miscdevice_init(void)
{printk("miscdevice init success\n");misc_register(&misc);//注册杂项设备return 0;
}static void __exit miscdevice_cleanup(void)
{printk("miscdevice exit success\n");misc_deregister(&misc);//注销杂项设备
}
module_init(miscdevice_init);
module_exit(miscdevice_cleanup);
MODULE_LICENSE("GPL");
以上注册和注销都依赖于模块化编程，不懂的可以参考：Linux内核模块化编程
编写系统调用函数
misc_app.c
#include<stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>int main(int argc, char *argv[])
{int fd= open(argv[1],O_RDWR);if(fd== -1){perror("open");return -1;}write(fd,"hell",4);close(fd);return 0;
}
Makfile
CFLAG = -C
TARGET = miscdevice
APP=misc_app
KERNEL = /mydriver/linux-3.5
obj-m +=$(TARGET).oall:make $(CFLAG) $(KERNEL) M=$(PWD)arm-linux-gcc -o $(APP) $(APP).c
clean:make $(CFLAG) $(KERNEL) M=$(PWD) cleanrm $(APP)
使用交叉编译器编译msic_app.c后，并且刚刚编写的miscdevice.c编译成模块后
启动tiny4412开发板查看
注意：
- 1、注册成功会在根文件系统的dev目录下产生一个指定的节点文件
- 2、设备驱动模型中的接口（文件操作接口）只有上层接口调用的时候才会有效果
- 3、操作驱动模型对应的设备只需序打开该设备对应的节点文件名
（三）早期经典字符设备驱动模型
（1）相关接口
int register_chrdev(unsigned int major, const char *name, const struct file_operations *fops)
static inline int register_chrdev(unsigned int major, const char *name,const struct file_operations *fops)
{return __register_chrdev(major, 0, 256, name, fops);
}* @major: major device number or 0 for dynamic allocation* 主设备号或者0用来自动分配
* @baseminor: first of the requested range of minor numbers 默认为0
* 申请设备号的起始次设备号，在此处默认为0
* @count: the number of minor numbers required
* 申请次设备号的个数
* @name: name of this range of devices
* 申请设备号对应的设备名
* @fops: file operations associated with this devices
* 文件操作结构体static inline void unregister_chrdev(unsigned int major, const char *name)
static inline void unregister_chrdev(unsigned int major, const char *name)
{__unregister_chrdev(major, 0, 256, name);
}
（2）杂项设备注册过程
- 定以并初始化struct file_operations
- 在模块的加载函数中对驱动模型进行注册register_chrdev
- 在模块的注销函数中注销早期设备驱动模型unregister_chrdev
下面以例子进行讲解，重点看注册函数register_chrdev：
char_device.c：
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
int major =0;
ssize_t chr_read (struct file * fp, char __user * buf, size_t size, loff_t * offset )
{printk(" this is read\n");return 0;
}
ssize_t chr_write (struct file * fp, char __user * buf, size_t size, loff_t * offset )
{printk(" this is write\n");return 0;
}
int chr_close (struct inode * node , struct file * file )
{printk(" this is close\n");return 0;
}
int chr_open (struct inode * node , struct file * file)
{printk(" this is open\n");return 0;
}
struct file_operations fp={.read =chr_read, .write =chr_write,.release =chr_close,.open =chr_open,
};
static int __init chardev_init(void)
{major = register_chrdev(0, "ming", &fp);printk("this is module init,major =%d\n",major);return 0;
}
static void __exit chardev_cleanup(void)
{unregister_chrdev(major,"ming");printk("this is module exit\n");
}
module_init(chardev_init);
module_exit(chardev_cleanup);
MODULE_LICENSE("GPL");
关于测试函数同杂项设备的misc_app.c和Makefile,在此不重复写了，下面看现象
（二）杂项和早期经典的区别
- 1、杂项设备的主设备号固定位10,，早期经典设备的主设备号是0-255除10外
- 2、杂项设备的一个设备对应一个次设备号，而早期经典的模型中，一旦申请成功，则该主设备号下的所有次设备号均对应一个设备，次设备号的范围为0-255
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