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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。
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。
驱动之路-简单字符设备驱动程序一、重要知识点1. 主次设备号dev_tdev_t是内核中用来表示设备编号的数据类型;int MAJOR(dev_t dev)int MINOR(dev_t dev)这两个宏抽取主次设备号。
dev_t MKDEV(unsigned int major, unsignedint minor)这个宏由主/次设备号构造一个dev_t结构。
2. 分配和释放设备号int register_chardev_region(dev_t first,unsigned int count, char *name)静态申请设备号。
Int alloc_chardev_region(dev_t *dev,unsigned int firstminor, unsigned int count, char *name) 动态申请设备号，注意第一个参数是传地址，而静态则是传值。
3. 几种重要的数据结构struct filefile结构代表一个打开的文件，它由内核在open时创建，并传递给该文件上进行操作的所有函数，直到最后的close函数。
file结构private_data是跨系统调用时保存状态信息非常有用的资源。
file结构的f_ops 保存了文件的当前读写位置。
struct inode内核用inode代表一个磁盘上的文件，它和file结构不同，后者表示打开的文件描述符。
对于单个文件，可能会有许多个表示打开文件的文件描述符file结构，但他们都指单个inode结构。
inode的dev_t i_rdev成员包含了真正的设备编号，struct cdev *i_cdev包含了指向struct cdev结构的指针。
struct file_operations。
linux设备驱动程序的设计与实现
Linux设备驱动程序的设计与实现是一个涉及底层系统编程和硬件交互的复杂过程。
下面是一个简单的步骤指南，以帮助你开始设计和实现Linux设备驱动程序：
1. 了解硬件：首先，你需要熟悉你要驱动的硬件设备的规格和特性。
这包括硬件的内存空间、I/O端口、中断请求等。
2. 选择驱动程序模型：Linux支持多种设备驱动程序模型，包括字符设备、块设备、网络设备等。
根据你的硬件设备和需求，选择合适的驱动程序模型。
3. 编写Makefile：Makefile是一个文本文件，用于描述如何编译和链接你的设备驱动程序。
它告诉Linux内核构建系统如何找到并编译你的代码。
4. 编写设备驱动程序：在Linux内核源代码树中创建一个新的驱动程序模块，并编写相应的C代码。
这包括设备注册、初始化和卸载函数，以及支持读写和配置硬件的函数。
5. 测试和调试：编译你的设备驱动程序，并将其加载到运行中的Linux内核中。
使用各种测试工具和方法来验证驱动程序的正确性和稳定性。
6. 文档和发布：编写清晰的文档，描述你的设备驱动程序的用途、用法和已知问题。
发布你的代码以供其他人使
用和改进。
简单字符设备驱动程序的设计1. 简介2. 设计思路2.1 初始化设备初始化设备的过程包括分配设备号、注册字符设备驱动程序和初始化字符设备驱动程序等步骤。
2.1.1 分配设备号设备号用于唯一标识一个字符设备。
可以使用alloc_chrdev_region()函数动态分配一个设备号，也可以使用register_chrdev_region()函数静态分配一个设备号。
2.1.2 注册字符设备驱动程序注册字符设备驱动程序需要使用cdev_init()函数来初始化字符设备结构，并使用cdev_add()函数将字符设备添加到内核中。
2.1.3 初始化字符设备驱动程序在cdev_init()函数中，需要设置字符设备驱动程序的操作函数，包括读取数据的read()函数、写入数据的write()函数和释放设备的release()函数。
2.2 读取数据读取数据的过程包括打开文件、调用字符设备驱动程序的read()函数和关闭文件等步骤。
2.2.1 打开文件打开文件需要使用系统调用的open()函数。
在打开文件时，可以进行一些初始化的操作。
2.2.2 调用read()函数调用字符设备驱动程序的read()函数读取数据。
在read()函数中，可以从字符设备的缓冲区中读取数据，并将数据发送给应用程序。
2.2.3 关闭文件关闭文件需要使用系统调用的close()函数。
在关闭文件时，可以进行一些资源的释放操作。
2.3 写入数据写入数据的过程包括打开文件、调用字符设备驱动程序的write()函数和关闭文件等步骤。
2.3.1 打开文件打开文件需要使用系统调用的open()函数。
在打开文件时，可以进行一些初始化的操作。
2.3.2 调用write()函数调用字符设备驱动程序的write()函数写入数据。
在write()函数中，可以将应用程序发送的数据写入字符设备的缓冲区中。
2.3.3 关闭文件关闭文件需要使用系统调用的close()函数。
实验五：简单字符设备驱动程序的设计实验学时：4实验类型：（设计）一、实验目的1. 理解设备驱动程序的处理过程；2. 掌握Linux设备驱动程序开发的基本过程和设计方法；3. 学会编写简单的字符设备驱动程序。
二、实验条件Linux操作系统gcc三、实验原理及相关知识设备驱动程序是I/O进程与设备控制器之间的通信程序。
驱动程序的功能：⑴接收由设备独立性软件发来的命令和参数，并将命令中的抽象要求转换为具体的要求。
⑵检查用户I/O请求的合法性，了解I/O设备的状态，传递有关参数，设置设备的工作方式。
⑶发出I/O命令。
⑷及时响应由控制器或通道发来的中断请求，并根据其中断类型调用相应的中断处理程序进行处理。
⑸对于设置有通道的计算机系统，驱动程序还应能够根据用户的I/O请求，自动地构建通道程序。
设备驱动程序的处理过程：⑴将抽象要求转换为具体要求⑵检查I/O设备请求的合法性⑶读出和检查设备的状态⑷传送必要的参数⑸工作方式的设置⑹启动I/O设备Linux系统中，设备驱动程序是操作系统内核的重要组成部分，它与硬件设备之间建立了标准的抽象接口。
通过这个接口，用户可以像处理普通文件一样，对硬通常设备驱动程序接口是由结构file_operations结构体向系统说明的，它定义在include/linux/fs.h中。
file_operations的数据结构如下：struct file_operations {struct module *owner;loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);ssize_t (*read) (struct file *, char_user *, size_t, loff_t *);ssize_t (*write) (struct file *, const char _user *, size_t, loff_t *);ssize_t (*aio_read) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t);ssize_t (*aio_write) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t);int (*readdir) (struct file *, void *, filldir_t);unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);int (*ioctl) (struct inode *, struct file *, unsigned int, unsigned long);long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);long (*compat_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);int (*open) (struct inode *, struct file *);int (*flush) (struct file *, fl_owner_t id);int (*release) (struct inode *, struct file *);int (*fsync) (struct file *, struct dentry *, int datasync);int (*aio_fsync) (struct kiocb *, int datasync);int (*fasync) (int, struct file *, int);...};⑴open 入口点：open函数负责打开设备、准备I/O。
任何时候对设备文件进行打开操作，都会调用设备的open入口点。
所以，open函数必须对将要进行的I/O操作做好必要的准备工作，如清除缓冲区等。
如果设备是独占的。
则open函数必须将设备标记成忙状态。
⑵close入口点close函数负责关闭设备的操作，当最后一次使用设备完成后，调用close函数，关闭设备文件。
独占设备必须标记为可再次使用。
close()函数作用是关闭打开的文件。
⑶read入口点read函数负责从设备上读数据和命令，有缓冲区的I/O设备操作一般是从缓冲⑷write入口点write函数负责往设备上写数据。
对于有缓冲区的I/O设备操作，一般是把数据写入缓冲区里。
对字符设备文件进行写操作将调用write函数。
⑸ioctl入口点ioctl函数执行读、写之外的操作，主要实现对设备的控制。
四、实验步骤(1) file_operations结构体设计(2) 模块初始化、模块卸载函数实现(3) 读写函数的实现(4) 测试程序编写(5) 驱动程序编译和加载(6) 驱动程序测试实验报告要求：(1) 驱动程序工作理说明(2) 驱动程序中使用的数据结构及符号说明。
(3) 流程图。
(4) 源程序并附上注释。
(5) 程序运行结果和分析。
五、思考题及其它块设备驱动程序的设计。
附件（1）驱动程序string.c#include <linux/module.h>#include <linux/init.h>#include <linux/fs.h>#include <linux/types.h>#include <linux/kernel.h>#include <asm/uaccess.h>MODULE_LICENSE("GPL");#define MAJOR_NUM 254 //主设备号static char str[20]="Hello,Wrold!"; //"string"设备的数组static ssize_t string_read(struct file *filp, char *buf,size_t len,loff_t *loff) //读函数{//将str[]中的内容从内核空间复制到用户空间if (copy_to_user(buf, &str, sizeof(str)))return -1;}return sizeof(str);}static ssize_t string_write(struct file *filp,const char *buf,size_t len,loff_t *off) //写函数{//将用户空间的数据复制到内核空间的str[]数组中if(copy_from_user(&str,buf,sizeof(str))){return -1;}return sizeof(str);}//初始化字符设备驱动的file_operations结构体struct file_operations string_fops={read: string_read, //将标准的读取函数指向对应于设备的具体函数write: string_write, //将标准的写函数指向对应于设备的具体函数};static int __init string_init(void){int ret;//注册设备驱动ret = register_chrdev(MAJOR_NUM, "string", &string_fops);if (ret){printk("string register failure"); //注册失败}else{printk("string register success"); //注册成功}return ret;}static void __exit string_exit(void){int ret;//销毁设备驱动ret = unregister_chrdev(MAJOR_NUM, "string");if (ret){printk("string unregister failure");}else{printk("string unregister success");}}module_init(string_init);module_exit(string_exit);（2）测试程序test.c：#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <stdio.h>#include <fcntl.h> //包括文件操作函数，如open()、close()、read()等main(){int fd;char str[20];//打开”/dev/string”fd = open("/dev/string", O_RDWR, S_IRUSR | S_IWUSR); //打开设备文件if (fd != -1 ) //打开设备文件成功{read(fd, &str, sizeof(str)); //初次读str[]printf("The string is :%s\n", str);printf("Please input the string to the sentence:\n");scanf("%s", &str);write(fd, &str, sizeof(str)); //写str[]read(fd, &str, sizeof(str)); //再次读str[]printf("The string is :%s\n", str);//关闭”/dev/string”close(fd);}else //打开设备文件失败{printf("Device open failure\n");}}（3）调试说明编译驱动程序string.c（如图1）：图1 编译驱动程序模块加载（如图2）图2 编译驱动程序模块加载如果加载成功，就会在/proc/devices中看到该设备：使用命令：cat /proc/devices查看（如图3）图3 查看设备可以看到多了“254 string”一行，说明设备驱动模块加载成功。
