字符设备驱动程序

platform模型驱动和字符设备模型驱动字符设备驱动模型：1、申请设备号：动态申请(alloc_chrdev_region()),动态申请(register_chrdev_region())struct cdev btn_cdev;//申请设备号if(major){//静态申请设备号dev_id = MKDEV(major, 0);register_chrdev_region(dev_id, 1, "button");}else{//动态申请设备号alloc_chardev_region(&dev_id, 0, 1, "button");major = MAJOR(dev_id);}在Linux中以主设备号用来标识与设备文件相连的驱动程序。

次编号被驱动程序用来辨别操作的是哪个设备。

cdev 结构体的 dev_t 成员定义了设备号，为 32 位，其中高 12 位为主设备号，低20 位为次设备号。

设备号的获得与生成：获得：主设备号：MAJOR(dev_t dev);次设备号：MINOR(dev_t dev);生成：MKDEV(int major,int minor);2、初始化设备:void cdev_init(struct cdev *, struct file_operations *);cdev_init()函数用于初始化cdev 的成员，并建立cdev 和file_operations 之间的连接。

3、注册设备int cdev_add(struct cdev *, dev_t, unsigned);cdev_add()函数向系统添加一个 cdev，完成字符设备的注册。

4、创建设备节点手动创建设备节点：mknod 的标准形式为:mknod DEVNAME {b | c} MAJOR MINOR1，DEVNAME是要创建的设备文件名，如果想将设备文件放在一个特定的文件夹下，就需要先用mkdir在dev目录下新建一个目录；2， b和c 分别表示块设备和字符设备：b表示系统从块设备中读取数据的时候，直接从内存的buffer中读取数据，而不经过磁盘；c表示字符设备文件与设备传送数据的时候是以字符的形式传送，一次传送一个字符，比如打印机、终端都是以字符的形式传送数据；3，MAJOR和MINOR分别表示主设备号和次设备号：为了管理设备，系统为每个设备分配一个编号，一个设备号由主设备号和次设备号组成。

设备驱动程序简介1.设备驱动程序的作⽤从⼀个⾓度看，设备驱动程序的作⽤在于提供机制，⽽不是策略。

在编写驱动程序时，程序猿应该特别注意以下这个基本概念：编写訪问硬件的内核代码时，不要给⽤户强加不论什么特定策略。

由于不同的⽤户有不同的需求，驱动程序应该处理如何使硬件可⽤的问题。

⽽将如何使⽤硬件的问题留给上层应⽤程序。

从还有⼀个⾓度来看驱动程序。

它还能够看作是应⽤程序和实际设备之间的⼀个软件层。

总的来说，驱动程序设计主要还是综合考虑以下三个⽅⾯的因素：提供给⽤户尽量多的选项、编写驱动程序要占⽤的时间以及尽量保持程序简单⽽不⾄于错误丛⽣。

2.内核功能划分Unix系统⽀持多进程并发执⾏。

每⼀个进程都请求系统资源。

内核负责处理全部这些请求，依据内核完毕任务的不同，可将内核功能分为例如以下⼏部分：1.进程管理：负责创建和销魂进程。

并处理它们和外部世界之间的连接。

内核进程管理活动就是在单个或多个CPU上实现了多个进程的抽象。

2.内存管理：内存是计算机的主要资源之中的⼀个，⽤来管理内存的策略是决定系统系能的⼀个关键因素。

3.⽂件系统：内核在没有结构的硬件上构造结构化的⽂件系统。

⽽⽂件抽象在整个系统中⼴泛使⽤。

4.设备控制：差点⼉每个系统操作终于都会映射到物理设备上。

5.⽹络功能：⽹络功能也必须由操作系统来管理，系统负责在应⽤程序和⽹络接⼝之间传递数据包，并依据⽹络活动控制程序的运⾏。

全部的路由和地址解析问题都由内核处理。

可装载模块：Linux有⼀个⾮常好的特性：内核提供的特性可在执⾏时进⾏扩展。

可在执⾏时加⼊到内核的代码被称为“模块”。

Linux内核⽀持⼏种模块类型。

包含但不限于设备驱动程序。

每⼀个模块由⽬标代码组成，能够使⽤insmod程序将模块连接到正在执⾏的内核，也能够使⽤rmmod程序移除连接。

3.设备和模块的分类Linux系统将设备分成三个基本类型：字符设备、块设备、⽹络接⼝。

1.字符设备：字符设备驱动程序通常⾄少要实现open、close、read和write系统调⽤。

C语言设备驱动编程入门C语言设备驱动编程是一项常见的技术，用于编写操作系统的设备驱动程序。

设备驱动程序是操作系统与硬件设备之间的桥梁，它负责将用户操作转化为硬件设备能够理解和执行的指令。

本文将介绍C语言设备驱动编程的基本概念和入门知识，帮助读者了解并入门这一重要的编程技术。

一、设备驱动程序概述设备驱动程序是操作系统的一部分，它与操作系统内核紧密结合，用于实现对硬件设备的控制和管理。

设备驱动程序通常由硬件设备制造商提供，或者由操作系统开发者开发。

它负责处理硬件设备与操作系统之间的通信，使得用户能够方便地操作硬件设备。

设备驱动程序可以分为字符设备驱动和块设备驱动两种类型。

字符设备驱动用于处理流式数据的设备，如键盘、鼠标等；块设备驱动用于处理以块为单位的数据的设备，如硬盘、U盘等。

不同类型的设备驱动程序在实现上有所不同，但都需要用C语言编写。

二、设备驱动程序的基本结构设备驱动程序的基本结构包括设备初始化、设备打开、设备关闭和设备读写等函数。

下面我们逐步介绍这些函数的作用和实现方法。

1. 设备初始化函数设备初始化函数负责对设备进行初始化，包括设备的寄存器配置、中断设置等。

在这个函数中，我们需要了解硬件设备的相关规格和特性，并根据需要进行适当的配置。

2. 设备打开函数设备打开函数在设备被用户程序打开时被调用，它负责向操作系统申请资源，并进行相应的设置，例如打开文件、分配内存等。

3. 设备关闭函数设备关闭函数在设备被用户程序关闭时被调用，它负责释放设备所占用的资源，如释放文件占用的内存、关闭文件等。

4. 设备读写函数设备读写函数是设备驱动程序的核心部分，它负责设备与用户程序之间的数据交换。

设备读函数用于从设备中读取数据，设备写函数用于向设备中写入数据。

三、设备驱动程序的编写步骤编写设备驱动程序需要经过以下几个步骤：1. 了解硬件设备在编写设备驱动程序之前，我们需要详细了解硬件设备的规格和特性，包括硬件寄存器的地址、中断向量等。

编写简单的字符设备的驱动由于用户进程是通过设备文件同硬件打交道,对设备文件的操作方式不外乎就是一些系统调用,如open,read,write,close....而这些系统调用通过定义struct file_operations结构体和设备驱动程序相关联。

所以，编写设备驱动程序的主要工作就是编写子函数,并填充file_operations 的各个域。

具体步骤如下：①随便在一个目录下，新建一个目录叫mydev ,再在此目录下新建三个文件分别叫Makefile mydev.c main.c。

其中Makefile是编译文件，mydev.c是我们编写的字符设备驱动程序，main.c则是用于测试字符设备驱动的测试程序。

三个文件的源程序代码详见附录2.②打开终端使用su 命令，切换到super user 身份,然后写位到mydev 目录下。

③输入make 命令，编译驱动程序chardev.c。

④输入gcc main.c 命令，编译测试程序。

⑤输入insmod mydev.ko 加载驱动模块。

⑥输入gedit /proc/devices 查看mydev 驱动模块的主设备号。

⑦输入mknod /dev/mydev c 250 0 在/dev/目录下，创建设备mydev。

其中，c代码字符驱动，250是驱动主设备号，0是次设备号。

次设备号一般都为0。

⑧输入./a.out 运行测试程序。

⑨测试程序退出后，输入rmmod mydev 卸载驱动模块，并输入rm -rf /dev/mydev 删除/dev/目录下的mydev 设备。

其安装过程和运行结果如图3-1～图3-3所示。

图3-1 查看驱动模块主设备号图3-2 创建mydev源代码：Makefileobj-m:=mydev.oKDIR:=/lib/modules/$(shell uname -r)/buildSRCPWD:=$(shell pwd)all:make -C $(KDIR) M=$(SRCPWD) modulesclean:rm -rf chardev.omydev.c#include <linux/kernel.h>#include <linux/fs.h>#include <linux/module.h>#include <asm/uaccess.h>#include <linux/cdev.h>static int mydevread(struct file *filp,char __user *buffer,size_t,loff_t *);static int mydevopen(struct inode *,struct file *);static int mydevwrite(struct file *filp,const char __user *buffer,size_t ,loff_t*);static int mydevrelease(struct inode *,struct file *);static int major;static char buf[100]="Mydev is working!";static const struct file_operations file_ops = {.read = mydevread,.write = mydevwrite,.open = mydevopen,.release = mydevrelease};static int __init mydev_init(void){int result;major = 0;result = register_chrdev(major, "mydev", &file_ops);if (result < 0) {printk("register mydev failed!\n");return result;}if (major == 0)major = result;return 0;}static int mydevopen(struct inode *inode,struct file *file) {try_module_get(THIS_MODULE);printk("mydev open called!\n");return 0;}static int mydevrelease(struct inode *inode,struct file *file) {module_put(THIS_MODULE);printk("mydev clean called!\n");return 0;}static int mydevread(struct file *filp,char __user *buffer,size_t length,loff_t *offset){int rd;rd=copy_to_user(buffer,&buf,length);if(rd)return length;return -1;}static int mydevwrite(struct file *filp,const char __user *buffer,size_t length,loff_t *offset) {int wt;wt=copy_from_user(&buf,buffer,length);if(wt)return length;return -1;}static void __exit mydev_close(void){unregister_chrdev(major, "mydev");}module_init(mydev_init);module_exit(mydev_close);。

实验二：字符设备驱动实验一、实验目的通过本实验的学习，了解Linux操作系统中的字符设备驱动程序结构，并能编写简单的字符设备的驱动程序以及对所编写的设备驱动程序进行测试，最终了解Linux操作系统如何管理字符设备。

二、准备知识字符设备驱动程序主要包括初始化字符设备、字符设备的I/O调用和中断服务程序。

在字符设备驱动程序的file_operations结构中，需要定义字符设备的基本入口点。

open()函数；release()函数read()函数write()函数ioctl()函数select()函数。

另外，注册字符设备驱动程序的函数为register_chrdev()。

register_chrdev() 原型如下：int register_chrdev(unsigned int major, //主设备号const char *name, //设备名称struct file_operations *ops)； //指向设备操作函数指针其中major是设备驱动程序向系统申请的主设备号。

如果major为0，则系统为该驱动程序动态分配一个空闲的主设备号。

name是设备名称，ops是指向设备操作函数的指针。

注销字符设备驱动程序的函数是unregister_chrdev(),原型如下：int unregister_chrdev(unsigned int major,const char *name);字符设备注册后，必须在文件系统中为其创建一个设备文件。

该设备文件可以在/dev目录中创建，每个设备文件代表一个具体的设备。

使用mknod命令来创建设备文件。

创建设备文件时需要使用设备的主设备号和从设备号作为参数。

阅读教材相关章节知识，了解字符设备的驱动程序结构。

三、实验内容根据教材提供的实例。

编写一个简单的字符设备驱动程序。

要求该字符设备包括open()、write()、read()、ioctl()和release()五个基本操作，并编写一个测试程序来测试所编写的字符设备驱动程序。

GPIO驱动实验一、实验目的1.理解Linux GPIO驱动程序的结构、原理。

2.掌握Linux GPIO驱动程序的编程。

3.掌握Linux GPIO动态加载驱动程序模块的方法。

二、实验内容1. 编写GPIO字符设备驱动程序。

2. 编写Makefile文件。

3. 编写测试程序。

4. 调试GPIO驱动程序和测试程序。

三、实验设备1.硬件：PC机，基于ARM9系统教学实验系统实验箱1台；网线；串口线，电压表。

2.软件：PC机操作系统；Putty；服务器Linux操作系统；arm-v5t_le-gcc交叉编译环境。

3.环境：ubuntu12.04.4；文件系统版本为filesys_clwxl；烧写的内核版本为uImage_slh_gpio，编译成的驱动模块为davinci_dm365_gpios.ko，驱动源码见GPIO文件夹。

四．预备知识4.1 概述在嵌入式系统中，常常有数量众多，但是结构却比较简单的外部设备/电路，对这些设备/电路有的需要CPU为之提供控制手段，有的则需要被CPU用作输入信号。

而且，许多这样的设备/电路只要求一位，即只要有开/关两种状态就够了，例如灯的亮与灭。

对这些设备/电路的控制，使用传统的串行口或并行口都不合适。

所以在微控制器芯片上一般都会提供一个通用可编程I/O接口，即GPIO （General Purpose Input Output）。

GPIO的驱动主要就是读取GPIO口的状态，或者设置GPIO口的状态。

就是这么简单，但是为了能够写好的这个驱动，在LINUX上作了一些软件上的分层。

为了让其它驱动可以方便的操作到GPIO，在LINUX里实现了对GPIO操作的统一接口，这个接口实则上就是GPIO驱动的框架。

在本实验中，将编写简单的GPIO驱动程序来控制LCD液晶屏屏幕的亮灭，然后动态加载模块，并编写测试程序，以验证驱动程序。

4.2 实现的功能1> 设置对应的GPIO口为输出。

为相应的设备写好基本驱动程序并向VFS(virtual file system)注册即可，当上层应用要使用该设备时，VFS就会调用相应的设备函数。

设备驱动程序可以归为以下3类：1 块设备（block）以块为单位，允许随机访问，多用缓存技术2 字符设备（char）以字节为单位，只能按顺序访问，不用缓存3 网络接口（net）设备号：系统用主设备号（MAJOR）和次设备号（MINOR）来唯一标示一般设备相同主设备号表示同一类设备，次设备号表示同类设备的个数，在（/dev目录）下有相应的文件，这样字符设备和块设备都可以通过文件操作的系统调用完成。

字符设备的驱动程序通过在device_struct数据结构的chrdevs向量中增加一项的方法来向内核注册自己注册：int resultresult=register_chrdev(主设备号，设备名，&结构体)(GPIO_MAJOR_NR,DEVICE_NAME,&gpio_fops)字符设备驱动驱动程序编译进内核的步骤：1 在uClinux-dist/linux2.4.x/drivers/char目录下编写驱动程序(gpio.h,gpio.c)2 修改uClinux-dist/linux2.4.x/dirvers/char/Config.in，在适当的位置添加一行：bool 'gpiotest support'CONFIG_GPIO在make menuconfig时看见的是gpiotest support 选择这个时，既配置了CONFIG_GPIO 3 修改uClinux-dist/linux2.4.x/dirvers/char/Makefile 在适当的位置添加一行：obj-$(CONFIG_GPIO) += gpio.o4 在uClinux-dist/linux2.4.x/dirvers/char/mem.c 中添加初始化#ifdef CONFIG_GPIOextern int gpio_init(void);//在内核启动的时候对GPIO驱动程序进行注册#endif在这个函数中 int __init chr_dev_init(void){#ifdef CONFIG_GPIOgpio_init();//在内核启动的时候对GPIO驱动程序进行注册#endif}测试(应用)程序的编写和添加内核配置make clean 清除之前编译好的make menuconfigvendor/Product Selection-->厂商和产品的选择选择samsung 44b0Kernel/Library/Defaults Selection内核和库的选择--Kernel is linux-2.4.x(uClibc)Libc Version压缩的libc 的库[ ] Default all settings(lose changes)[*] Customize Kernel Settings 内核的设定，添加驱动程序[*] Customize Vendor/User Settings根文件系统，ram fs 内核配置目录：Code maturity level options-->代码成熟度[]还在开发阶段的[]Loadable module support-->[]Enable Loadable module support内核模块的支持System Type -->系统类型 (Samsung)ARM system type[ ]Generate big endian code 大小端的选择[*]Set flash/sdram size and base addr 选择存储器的大小(0c000000)(S)DRAM Base Address(00800000)(S)DRAM Size(00000000)FLASH Base Address(00200000)FLASH Size 2M(RAM)Kernel executes from(S3C44B0X-MBA44) Board InplementationGeneral setup-->通用设定[ ]Support hot-pluggable devices热拔插[*]Networking support 网络的支持[ ]System V IPC进程间通信[ ]Reduced memory footprint[ ]BSD Process Accouting[ ]Sysct1 support[*]NMFPE math emulation模拟数字协处理器(ELF)Kernel core(/proc/kcore) format内核格式[*]Support uClinux FLAT format binaries 对没有MMU 的处理器的支持[*]Support FLAT format compressed binaries[ ]RISC OS personality[ ]Compiled-in Kernel Boot Parameter[*]Timer and CPU usage LEDs[*]Timer LED[*]CPU usage LED[ ]Kernel -mode alignment trap handler[ ]m68knommu-style attached romfs in RAM supportNetworking options-->网络选项Network device support网卡的支持Amateur Radio support 启动无线网络IrDA (infrared)supportATA/IDE/MFM/RLL supportSCSI support 一种存储接口ISDN subsystem数字电话的Parallel port support并行接口Memory Technology Devices(MTD)内存设备Plug and Play configuration即插即用设备Block devices块设备File systems文件系统Character devices字符设备USB supportI2O device supportKernel hackingCryptographic optionsLibrary routinesLoad an Alternate Configuration FileSave Configuration to an Alternate File进行应用程序的配置Core A[[lications 核心配置[*]init[*]enable console shell [*]execute firewall rulesLibrary Configuration 库的配置FLASH Tools Flash 一些工具Filesystem Applications 文件系统的应用Network Applications 网络配置Miscellaneous ApplicationsBusyBoxTinyloginMicroWindowsGamesNiscellaneous ConfiuggurationDebug Buildsgsm modemLED testS3C rtc testS3C adc testS3C ps2 testS3C eirq test再make depmake lib_onlymake user_onlymake romfs创建文件系统make image 创建镜像make。