Linux系统下的字符设备驱动程序编程

通过一个简单的设备驱动的实现过程。学会Linux中设备驱动程序的编写。 深入理解内核驱动模块编写和编译过程。

1、编写一个字符设备驱动程序，并在设备的打开操作中打印主次设备号； 2、编写一个用户测试程序，实现设备的读操作。

1、分配设备号函数register_chrdev( ),用于指定设备号的情况。函数原型为: int register_chrdev(unsigned int major, const char *name,struct file_operations *fops); major：主设备号（已知） name：设备名 fops：设备操作方法

动态申请设备号函数alloc_chrdev_region，函数原型： int alloc_chrdev_region(dev_t *from,unsigned int firstminor,unsigned int count,char *name) from：调用该函数后自动分配得到的设备号 firstminor：第一个次设备号 (一般为0) count：要分配的设备数 name：设备名 该函数会调用_register_chrdev_region这个函数

2、从系统注销字符设备函数unregsiter_chrdev,函数原型为： int unregister_chrdev(unsigned int major, const char *) major：主设备号 name：设备名 unregister_chrdev_region是unregsiter_chrdev的升级版，2.6以上内核使用 void unregister_chrdev_region(dev_t dev, unsigned int count); dev为设备号，和注册时候的要一致 count为申请的次设备个数。

3、分配设备空间函数cdev_alloc，函数原型： struct cdev *cdev_alloc(void) 主要针对需要空间申请的操作

4、对设备空间进行初始化和赋值操作函数cdev_init，函数原型： void cdev_init(struct cdev *cdev, const struct file_operations *fops) cdev：函数cdev_alloc分配的设备空间结构体指针 fops：对设备的操作

5、把设备添加进系统函数cdev_add，使用cdev_add注册字符设备前应该先调用register_chrdev_region或alloc_chrdev_region分配设备号。函数原型： int cdev_add(struct cdev* dev,dev_t num,unsigned int count) dev：字符设备结构体 num：设备号 count：添加的设备号的数量，具体的就是minor的数量

6、删除设备cdev_del，函数原型： void cdev_del(struct cdev *dev) dev：字符设备结构体

字符设备是指只能一个字节一个字节读写的设备，不能随机读取设备内存中的某一数据，读取数据需要按照先后顺序。字符设备是面向流的设备，常见的字符设备有鼠标、键盘、串口、控制台和LED设备等。每一个字符设备都在/dev目录下对应一个设备文件。linux用户程序通过设备文件（或称设备节点）来使用驱动程序操作字符设备。一个字符设备都有一个主设备号和一个次设备号。主设备号用来标识与设备文件相连的驱动程序，用来反映设备类型。次设备号被驱动程序用来辨别操作的是哪个设备，用来区分同类型的设备。 1、描述字符设备的数据结构 在Linux 2.6内核中的字符设备用cdev结构来描述，其定义如下： struct cdev { struct kobject kobj; //类似对象类，驱动模块的基础对象 struct module *owner; //所属内核模块，一般为THIS_MODULE const struct file_operations *ops; //文件操作结构 struct list_head list; dev_t dev; //设备号，int 类型，高12位为主设备号，低20位为次设备号 unsigned int count; };

2、字符设备驱动模块的编写 实现一个基本的字符驱动设备需要以下几个部分：字符设备驱动模块的加载、卸载函数和file_operations结构中的成员函数。具体步骤如下： （1）分配和释放设备号 在设备驱动程序中，注册设备前首先要向系统申请设备号， 分配设备号有静态和动态的两种方法： 静态分配(register_chrdev_region()函数) 动态分配（alloc_chrdev_region()） 通过 unregister_chrdev_region()函数释放已分配的（无论是静态的还是动态的）设备号。

（2）定义并初始化一个struct file_operations结构，并实现其中的操作函数 static struct file_operations cdrv_fops = { .owner=THIS_MODULE, /* 这是一个宏，推向编译模块时自动创建的__this_module变量 */ .open=cdrv_open, .read=cdrv_read, .write=cdrv_write, }; static int cdrv_open(struct inode *inode, struct file *filp) static ssize_t cdrv_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos) static ssize_t cdrv_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)

（3）字符设备的注册

（4）删除字符设备

（5）注销设备号

（6）模块声明 MODULE_LICENSE(“GPL”); （7）加载模块 module_init(cdrv_init); （8）卸载模块module_exit(cdrv_exit); 3、编译模块Makefile文件 4、利用mknod命令在/dev目录下为字符设备生成对应的节点

device_driver.c

Makefile

用户测试程序test.c