Linux字符型驱动程序框架

linux下静态/动态加载驱动程序的方法linuxfrom:/bbs/viewthread.p hp?tid=91244linux下静态/动态加载驱动程序的方法说明：这是我最近给单位写的一篇文档，没有什么复杂的东东，对刚接触linuxdriver的朋友或许有点帮助。

文档本来是针对我们自己的产品的，有些地方（路径、mknod、动态分配主设备号等）本来应该改改，因为懒惰也没去改。

在LINUX下加载驱动程序可以采用动态和静态两种方式。

静态加载就是把驱动程序直接编译到内核里，系统启动后可以直接调用。

静态加载的缺点是调试起来比较麻烦，每次修改一个地方都要重新编译下载内核，效率较低。

动态加载利用了LINUX的modul e特性，可以在系统启动后用insmod命令把驱动程序（.o文件）添加上去，在不需要的时候用rmmod 命令来卸载。

在台式机上一般采用动态加载的方式。

在嵌入式产品里可以先用动态加载的方式来调试，调试完毕后再编译到内核里。

下面以我们的nHD板卡为例讲述一下加载驱动程序的方法。

假设我们需要添加一个名为mydrv的字符型设备驱动，主设备号为254，次设备号为0（只有一个从设备）。

静态加载的步骤如下：1、编写自己的驱动程序源文件mydrv.c，并放在firmware\uClinux-Samsung-2500\linux-2.4.x\drivers\char下面。

一个典型的字符型驱动的最后一般包括如下内容：static int mydrv_init(void){int ret;ret=register_chrdev(mydrv_major,"mydrv",&my_fops);if(ret==0)printk("register_chrdev succeed!\n");else printk("register_chrdev fail!\n");return0;}static__exit void mydrv_cleanup(void){unregister_chrdev(mydrv_major,"mydrv");printk("register_chrdev succeed!\n");return;}module_init(mydrv_init);module_exit(mydrv_cleanup);函数mydrv_init的任务是注册设备，mydrv_cleanup的任务是取消注册。

字符设备驱动1.主设备号和从设备号Linux使用设备号来标识字符设备。

设备号分为主设备号和从设备号。

·主设备号标识设备对应的驱动程序。

每个在内核中活动的字符设备驱动程序都有唯一的主设备号。

·从设备号只由设备驱动程序使用。

字符设备驱动程序使用从设备号区分管理的不同物理设备。

向系统增加一个驱动程序意味着要赋予它一个主设备号。

2.具体到LINUX系统里，设备驱动程序所提供的这组入口点由一个结构来向系统进行说明，此结构定义为：#include <linux/fs.h>struct file_operations {int (*lseek)(struct inode *inode,struct file *filp,off_t off,int pos);int (*read)(struct inode *inode,struct file *filp,char *buf, int count);int (*write)(struct inode *inode,struct file *filp,char *buf,int count);int (*readdir)(struct inode *inode,struct file *filp,struct dirent *dirent,int count);int (*select)(struct inode *inode,struct file *filp,int sel_type,select_table *wait);int (*ioctl) (struct inode *inode,struct file *filp,unsigned int cmd,unsigned int arg);int (*mmap) (void);int (*open) (struct inode *inode, struct file *filp);void (*release) (struct inode *inode, struct file *filp);int (*fsync) (struct inode *inode, struct file *filp);};3.驱动程序的初始化函数：Int Init_module (){Return register_chrdev(,,,)}驱动清除函数：V oid cleanup_module(){Unregister_chrdev(,);}用户输入命令insmod模块文件名称加载内核模块时，系统会检测此模块能否被加载，如果能被加载，内核件调用模块的初始化函数。

第1篇一、实验背景与目的随着计算机技术的飞速发展，操作系统对硬件设备的支持越来越丰富。

设备驱动程序作为操作系统与硬件之间的桥梁，扮演着至关重要的角色。

本实验旨在通过学习Linux字符设备驱动的开发，加深对设备驱动程序的理解，提高实践能力。

二、实验环境与工具1. 操作系统：Linux Ubuntu 20.042. 编程语言：C3. 开发工具：gcc、make4. 驱动框架：Linux内核三、实验内容本实验主要完成以下内容：1. 字符设备驱动程序的基本框架2. 字符设备的打开、读取、写入和关闭操作3. 字符设备驱动的注册与注销4. 字符设备驱动的用户空间交互四、实验步骤1. 创建设备文件首先，我们需要在`/dev`目录下创建一个名为`mychar`的字符设备文件。

可以使用以下命令：```bashmknod /dev/mychar c 123 0```其中，`123`是主设备号，`0`是次设备号。

2. 编写字符设备驱动程序创建一个名为`mychar.c`的文件，并编写以下代码：```cinclude <linux/module.h>include <linux/fs.h>include <linux/uaccess.h>static int major = 123; // 设备号static int device_open(struct inode inode, struct file filp);static int device_release(struct inode inode, struct file filp);static ssize_t device_read(struct file filp, char __user buf, size_t count, loff_t pos);static ssize_t device_write(struct file filp, const char __user buf, size_t count, loff_t pos);static struct file_operations fops = {.open = device_open,.release = device_release,.read = device_read,.write = device_write,};static int __init mychar_init(void) {major = register_chrdev(0, "mychar", &fops);if (major < 0) {printk(KERN_ALERT "mychar: can't get major number\n");return major;}printk(KERN_INFO "mychar: registered correctly with major number %d\n", major);return 0;}static void __exit mychar_exit(void) {unregister_chrdev(major, "mychar");printk(KERN_INFO "mychar: Goodbye from the LKM!\n");}static int device_open(struct inode inode, struct file filp) {printk(KERN_INFO "mychar: Device has been opened\n");return 0;}static int device_release(struct inode inode, struct file filp) {printk(KERN_INFO "mychar: Device has been closed\n");return 0;}static ssize_t device_read(struct file filp, char __user buf, size_t count, loff_t pos) {printk(KERN_INFO "mychar: Device has been read\n");return count;}static ssize_t device_write(struct file filp, const char __user buf, size_t count, loff_t pos) {printk(KERN_INFO "mychar: Device has been written\n"); return count;}module_init(mychar_init);module_exit(mychar_exit);MODULE_LICENSE("GPL");MODULE_AUTHOR("Your Name");MODULE_DESCRIPTION("A simple character device driver");```保存文件，并使用以下命令编译：```bashmake```3. 加载字符设备驱动程序将编译生成的`mychar.ko`文件加载到内核中：```bashinsmod mychar.ko```4. 测试字符设备驱动程序使用以下命令查看`/dev/mychar`设备文件：```bashls -l /dev/mychar```使用`cat`命令测试读取和写入操作：```bashcat /dev/mycharecho "Hello, world!" > /dev/mychar```观察系统日志，确认驱动程序的打开、读取、写入和关闭操作。

linux字符驱动框架（⽤户态的read，write，poll是怎么操作驱动的）前⾔这篇⽂章是通过对⼀个简单字符设备驱动的操作来解释，⽤户态的读写操作是怎么映射到具体设备的。

因为针对不同版本的linux内核，驱动的接⼝函数⼀直有变化，这贴出我测试的系统信息：root@ubuntu:~/share/dev/cdev-2# cat /etc/os-release |grep -i verVERSION="16.04.5 LTS (Xenial Xerus)"VERSION_ID="16.04"VERSION_CODENAME=xenialroot@ubuntu:~/share/dev/cdev-2#root@ubuntu:~/share/dev/cdev-2# uname -r4.15.0-33-generic字符驱动这⾥给出了⼀个不怎么标准的驱动，定义了⼀个结构体 struct dev，其中buffer成员模拟驱动的寄存器。

由wr，rd作为读写指针，len作为缓存buffer的长度。

具体步骤如下：1. 定义 init 函数，exit函数，这是在 insmod，rmmod时候调⽤的。

2. 定义驱动打开函数open，这是在⽤户态打开设备时候调⽤的。

3. 定义release函数，这是在⽤户态关闭设备时候⽤到的。

4. 定义read，write，poll函数，并挂接到 file_operations结构体中，所有⽤户态的read，write，poll都会最终调到这些函数。

chardev.c/*参考：深⼊浅出linux设备驱动开发*/#include <linux/module.h>#include <linux/init.h>#include <linux/fs.h>#include <linux/uaccess.h>#include <linux/wait.h>#include <linux/semaphore.h>#include <linux/sched.h>#include <linux/cdev.h>#include <linux/types.h>#include <linux/kdev_t.h>#include <linux/device.h>#include <linux/poll.h>#define MAXNUM 100#define MAJOR_NUM 400 //主设备号 ,没有被使⽤struct dev{struct cdev devm; //字符设备struct semaphore sem;int flag;poll_table* table;wait_queue_head_t outq;//等待队列,实现阻塞操作char buffer[MAXNUM+1]; //字符缓冲区char *rd,*wr,*end; //读,写,尾指针}globalvar;static struct class *my_class;int major=MAJOR_NUM;static ssize_t globalvar_read(struct file *,char *,size_t ,loff_t *);static ssize_t globalvar_write(struct file *,const char *,size_t ,loff_t *);static int globalvar_open(struct inode *inode,struct file *filp);static int globalvar_release(struct inode *inode,struct file *filp);static unsigned int globalvar_poll(struct file* filp, poll_table* wait);/*结构体file_operations在头⽂件 linux/fs.h中定义，⽤来存储驱动内核模块提供的对设备进⾏各种操作的函数的指针。

第一章驱动程序基本框架星期二, 06/08/2010 - 00:21— william前言不管是Windows还是Linux，驱动程序都扮演着重要的角色。

应用程序只能通过驱动程序才能同硬件设备或系统内核通讯。

Linux内核对不同的系统定义了标准的接口（API），应用程序就是通过这些标准的接口来操作内核和硬件。

驱动可以被编译的内核中（build-in），也可以做为内核模块（Module）存在于内核的外面，需要的时候动态插入到内核中运行。

就像你学习操作系统概念时所了解的那样，Linux内核也分为几个大的部分：进程管理、内存管理、文件系统、设备控制、网络系统等，参考图1-1。

图1-1 Linux系统（来源：O‟Reilly Media, LDD3）这里就不对Linux系统内核的各个部分做过多的介绍了，在后面的学习中你就会逐渐地对这些概念有个更深入的了解。

其实Linux内核的精髓远不止这些，对于一个Linux内核的爱好者或开发者来说，最好详细的浏览内核源代码，订阅Linux内核相关的邮件列表，或是登陆Linux开发社区。

更多的信息，请登陆Linux内核官方网站：一个简单的驱动下面我们来编写第一个驱动程序，它很简单，在运行时会输出…Hello World‟消息。

// hello.c#include <linux/init.h>#include <linux/module.h>#include <linux/kernel.h>static int __init hello_init(void){printk(KERN_ALERT "Hello World！\n");return 0;}static void __exit hello_exit(void){printk(KERN_ALERT "Goodbye World！\n");}module_init(hello_init);module_exit(hello_exit);MODULE_LICENSE("GPL");这就是一个简单的驱动程序，它什么也没做，仅仅是输出一些信息，不过对于我们来说这已经足够了。