linux字符驱动之初见

uperrua

学习驱动也有长达一年多的时间了，受益最深的就是看韦东山老师的视频，如今已经几乎将二期三期的视频全部看完，甚至已经将二期视频看过好几遍，为了再次加深印象，我将韦老师的源码自己全部编写一遍。将所有遇到的问题，记录在此。觉得看了韦老师的视频，再看其他视频都是弱爆了。由于是文章记录，不可能写的非常详细，只摘录关键点，想具体详细的深入，还请去看韦老大的视频吧。

& d4 P7 H8 y% v9 p这篇文章是主要是讲解字符驱动的框架，并没有涉及高级字符驱动。

" |- Z6 E) ~) ]: t% n4 x一、字符驱动框架
( j6 o7 }1 n/ M) O$ F
, `, i+ Q0 r! G4 j5 i------------------------------------------------------------------------

, ~. }; }3 a0 H/ `* }8 rAPP:     open               read                   write
! O+ X. z2 C5 n5 n+ j
' X$ {3 W. X* N( T& m------------------------------------------------------------------------
) H  X, r( {6 h: S- x9 z7 k
( |7 h# h" T# A. _) Y7 l7 N/ m7 GC 库
/ {- ]( v0 T0 D# M
3 z, S# g8 H- t9 r9 [- }; @) F------------------------------------------------------------------------
  a7 V! [- S" O+ F! }9 {
      system_open    system_read       system_write
" i& d# I, t2 [+ }' ]) ^

. ]: v: w- }3 J1 Z! R2 o
: m$ Y/ I9 f% W8 y------------------------------------------------------------------------

KERNEL:
) n3 N) d8 c: u
/ `3 y+ D; M* a2 E0 S- t- h      led_open           led_read               led_wirte
2 m9 k2 D. w9 T3 H/ _  X% X4 N, m
------------------------------------------------------------------------

! J1 H4 N* [# \% @0 R
9 N% Z7 R' F0 X' C0 @+ S
问：应用程序open如何找到驱动程序的open函数
. u5 h. G/ t0 i3 C7 J8 D
答:应用程序的open通过C库的open函数，通过系统调用的system_open函数，进而通过swi val指令，进入内核，通过一定的办法来找到驱动程序的open函数。
2 B, H4 v# C. h- S, }0 c& H2 @
& ]! f& x! O- _8 u/ ~0 n问：通过什么样的方法来找到驱动程序的open函数
' R& [8 j% `+ n2 h* ~
+ f! K% P) j/ Q4 Z. N5 J答:通过一个注册函数+设备节点
  X1 j9 Z* W7 z/ r. H
注册函数如下（旧的注册函数，新的以后再说）：
- e/ w) J( E  i/ ?' Z  q/ p! p
register_chrdev(unsigned int major, const char * name, const struct file_operations * fops)

3 l; x3 k! P/ F8 N/ ?( Z# `9 \参数1：主设备号（重要）
* O7 Z+ l( n0 E' d  N4 c6 V3 A
参数2：名字（不重要）

参数3：file_operations结构体（重要）
" Y7 p; \0 r( _1 ]7 p' X( V
/ `4 Z0 i" |' k2 B设备节点：

; _- \( H  q: {可以手工创建也可以自动创建，这里暂且只说手工创建
) A1 V, ~' l" U) ~
; w& n; e4 N  f) n  x" C* {mknod  /dev/xxx  c  252  0

* {! r$ ]  A+ J+ z8 J# H9 w具体什么含义，我就不多说了，看视频吧，很简单。



问：应用程序一般是由main函数开始执行，那么驱动程序一般是先执行什么？

答：通过一个宏，指定驱动程序的入口函数，当装载驱动时就会执行入口函数。
, J- f9 G% n" R/ o( e& c! `
例如：module_init(first_drv_init);  //用于修饰入口函数

自然地，驱动程序的出口函数，则是在卸载驱动时就会执行出口函数。

例如：module_exit(first_drv_exit);  //用于修饰出口函数

1 X% w1 ^% P' X( u: U
' @  z* q( i  n  {! f
驱动源程序如下：


#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/delay.h>
#include <asm/uaccess.h>
/ Q0 M* |* X( W. ]#include <asm/irq.h>
, H5 `8 M: ~( w4 A) [6 t#include <asm/io.h>
#include <linux/module.h>
' \1 w9 U, X  d% B, ?. B
) }* z/ m& x* I
% G6 z- [" ^# N7 @8 Xint major;
static int first_drv_open(struct inode * inode, struct file * filp)
& G- S. q/ {( G8 J{
        printk("first_drv_open\n");
        return 0;
. n8 z2 l5 _6 E  y) |4 P}
static int first_drv_write(struct file * file, const char __user * buffer, size_t count, loff_t * ppos)
{
$ F. O- i; s. c" q        printk("first_drv_write\n");
) m& ^/ P$ V  x! m, u+ ]        return 0;
6 }/ X" _% U+ B" h7 @}

+ P( N" c, @+ E) o! U/* File operations struct for character device */
% u; t) W( a: @$ q0 s& Q- f' ?5 w! pstatic const struct file_operations first_drv_fops = {
        .owner                = THIS_MODULE,
        .open                = first_drv_open,
5 S8 W+ X+ J3 e9 y        .write      = first_drv_write,
};

7 i! X- `5 T8 c/* 驱动入口函数 */
4 w; M2 \3 j, X& |static int first_drv_init(void)
2 x( U3 @4 D; ~$ I( c  P{
9 F: z: T+ u( u        /* 主设备号设置为0表示由系统自动分配主设备号 */
        major = register_chrdev(0, "first_drv", &first_drv_fops);
        return 0;
. K/ A  T# Y" p}
4 t! V  b  b# X7 N  V% b
/* 驱动出口函数 */
static void first_drv_exit(void)
8 ]8 K& s) \% t) a3 j6 b% o{
        unregister_chrdev(major, "first_drv");
& }. L3 b- K% S2 S( R# A}

, E0 d3 ?! |7 gmodule_init(first_drv_init);  //用于修饰入口函数
+ T: g4 x' C5 Dmodule_exit(first_drv_exit);  //用于修饰出口函数       

8 J! Y0 `; _6 ~' O2 Q7 e+ ~MODULE_AUTHOR("LWJ");
: P- `; C- q& P: [4 BMODULE_DESCRIPTION("Just for Demon");
' `% U3 X% D" \MODULE_LICENSE("GPL");  //遵循GPL协议
" T' G: n" p9 ^7 D/ A
Makefile源码如下：

; Z# R% F: K# g* Aifneq ($(KERNELRELEASE),)
+ }, s4 j- z$ d0 V! G& }
+ k' L6 f7 F% }+ M5 L# ~" b) _obj-m := first_drv.o

8 s3 i) V+ a, @2 J. d2 z2 T3 Melse
0 w" o- Z& X. U  X3 P- P* |, e       
KDIR := /home/opt/EmbedSky/linux-2.6.30.4

all:
        make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules ARCH=ARM CROSS_COMPILE=arm-linux-
2 Z/ v; F+ \6 ^& t6 O/ fclean:
$ C' I/ o' @, ^6 h: L        rm -f *.ko *.o *.mod.o *.mod.c *.symvers
" x6 K) J$ }7 `! R7 g% {9 g
endif
7 I3 Z, d/ X& Q8 T$ K: \
2 F2 v! n: S5 x- @1 I% l测试程序如下：
2 q9 ?* J* q! ^' z5 b
#include <stdio.h>
; d& D7 y& ?3 A9 z- H- z! ~1 d2 Z( K#include <sys/types.h>
6 [8 l/ R+ E2 M) P#include <sys/stat.h>
9 \4 v7 E8 I7 I7 ]7 G#include <fcntl.h>
* E9 G9 C2 X0 Q3 o, X' w6 F3 @#include <unistd.h>
, }. G: h7 h, E' S% ^1 `: r
1 ^, Y$ N; i& q% C7 m6 }: y7 Yint main(void)

' j% [2 m3 {9 ?" Q{
& q  G. L! x& \$ \        int fd;
        int val = 1;
        fd = open("/dev/xxx",O_RDWR);
, p2 n! @, v# a7 y% m- Q        if(fd < 0)
        {
                printf("open error\n");
, Y! l7 i1 J0 ~2 W; Y% C- M+ q# O        }
       
        write(fd,&val,4);
% O7 {+ }3 _8 q" V& J       
        return 0;
}
: [2 c* a1 Z" J! A
  A8 P' q- _. C$ q. V# Y* g4 w开发板上的测试步骤如下：

[WJ2440]# insmod first_drv.ko
[WJ2440]# ./first_test
4 W, X: j0 X4 bopen error
, U# L. z1 l% p% W5 S3 h7 ][WJ2440]# cat proc/devices
Character devices:
  1 mem
# J. d, O7 K8 `: n5 N" q/ p  4 /dev/vc/0
  4 tty
2 z. p8 p8 K3 j* H% g  5 /dev/tty
  5 /dev/console
0 j! c4 _% d- b! O  5 /dev/ptmx
  7 vcs
10 misc
6 ~+ P- F6 B! I* K7 U6 I3 ?1 J% ` 13 input
14 sound
29 fb
) |) o$ q- r. J5 b$ L2 Z  |1 M 81 video4linux
5 ^6 |- o% p4 ]* X) O1 {2 d+ A1 a( i 89 i2c
$ V4 T$ V+ Y# t$ g: B4 c! r, E 90 mtd
" q$ T3 x# y% S% I; k* I116 alsa
& Y0 I; X8 Q* Q$ o2 K; J128 ptm
8 s, q2 H8 p6 j8 O136 pts
! P5 Q. ?/ b3 d- J: b180 usb
; t8 t0 `5 ], E! `1 Q. |6 }188 ttyUSB
189 usb_device
- A, e, ~4 G& m6 e204 tq2440_serial
# L8 T& W0 K$ Q9 a; T6 D; e% T4 A252 first_drv
253 usb_endpoint
254 rtc
2 w1 F3 p+ l) l* E! Z* R; g
8 R; a" N3 o# G* `! c9 ~2 E) A+ R" PBlock devices:
! X4 W* A& U* h1 z259 blkext
! l# s- V! I( l% F- o  W  7 loop
  8 sd
31 mtdblock
/ O. c+ X. [2 D- ~1 N3 N" K9 \& m 65 sd
5 Y9 ]) i. T9 r' V# {9 r 66 sd
- u$ H. `% Q  i6 ` 67 sd
68 sd
2 ^0 E, e) n" q# ? 69 sd
70 sd
% b- \# V( ~, A- G! x4 F9 P 71 sd
128 sd
129 sd
130 sd
131 sd
132 sd
133 sd
134 sd
135 sd
! v/ V3 ?* L% B5 k2 Q& \179 mmc
[WJ2440]# mknod /dev/xxx c 252 0
[WJ2440]# ls -l /dev/xxx
, }& ~. m) l" Rcrw-r--r--    1 root     root      252,   0 Jan  1 20:49 /dev/xxx
+ R# K% Y6 E# l( J+ ~. o5 y3 q[WJ2440]# ./first_test
first_drv_open
/ ?( Q- x) r! b. M2 Ifirst_drv_write
[WJ2440]#



" Z, e8 b# f- E3 l

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