目錄

前言

驅動入門知識

1.APP 打開的文件在內核中如何表示

2.打開字符設備節點時，內核中也有對應的 struct file

編寫 Hello 驅動程序步驟

1.流程介紹

2.驅動代碼：

3.應用層代碼：

4.本驅動程序的 Makefile 內容：

5.上機實驗：

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前言

在編譯驅動程序之前要先編譯內核，原因有三點：

• 驅動程序要用到內核文件
• 編譯驅動時用的內核、開發板上運行到內核，要一致
• 更換板子上的內核后，板子上的其他驅動也要更換

編譯內核步驟看我之前寫過的文章，編譯替換內核_設備樹_驅動_IMX6ULL-CSDN博客

驅動入門知識

1.首先我們通常都是在Linux的終端上打開一個可執行文件，然后可執行文件就會執行程序。那么這個可執行文件做了什么呢？

2.可執行文件先是在應用層讀取程序，其中會有很多庫函數，庫函數是屬于內核之中。而內核又會往下調用驅動層程序。最終驅動層控制具體硬件。

• 其實應用程序到庫是比較容易理解的，比如我們剛學習C語言的時候，使用了printf，scanf等等這些函數。而這些函數就在庫中。
• 庫可以和系統內核相連接，具體怎么實現的我也不太清楚。
• 我們寫了一個驅動程序，就需要告訴內核，這個過程叫做注冊。我們注冊了驅動之后，內核里面就會有這個驅動程序的信息，然后上層應用就可以調用。

3.所以我們只需要知道，咱們需要編寫兩個程序，一個是驅動層的，一個是應用層的，最后驅動層需要注冊進入內核，應用層才能夠使用。其他的先不要管。

4.我們在應用層調用read函數，對應驅動層的read函數。write函數和write函數對應。open函數和open函數對應。close函數和release函數對應（這個為什么不一樣我也不清楚）。

5.我們對Linux 應用程序對驅動程序的調用流程有一個簡單了解之后，我得知道整個程序編寫流程應該怎么做。至于流程為什么是這樣的，我們記住即可。因為這些都是人規定的，如果之后學的深了再進行深究也不遲，現在我們主要是入門? ? ?

1.APP 打開的文件在內核中如何表示

APP 打開文件時，可以得到一個整數，這個整數被稱為文件句柄。對于 APP 的每一個文件句柄，在內核里面都有一個“struct file”與之對應。

我們使用 open 打開文件時，傳入的 flags、mode 等參數會被記錄在內核中對應的 struct file 結構體里(f_flags、f_mode)：

int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);

去讀寫文件時，文件的當前偏移地址也會保存在 struct file 結構體的 f_pos 成員里。

2.打開字符設備節點時，內核中也有對應的 struct file

注意這個結構體中的結構體：struct file_operations *f_op，這是由驅動程序提供的。

結構體 struct file_operations 的定義如下：

編寫 Hello 驅動程序步驟

主要為一下七個步驟：

1. 確定主設備號，也可以讓內核分配
2. 定義自己的 file_operations 結構體
3. 實現對應的 drv_open/drv read/drv write 等函數，填入 file operations 結構體
4. 把 file_operations 結構體告訴內核: register_chrdev
5. 誰來注冊驅動程序啊? 得有一個入口函數:安裝驅動程序時，就會去調用這個入口函數
6. 有入口函數就應該有出口函數: 卸載驅動程序時，出口函數調用unregister_chrdev
7. 其他完善:提供設備信息，自動創建設備節點: class_create,device_create

1.流程介紹

<1>我們首先需要編寫一個file_operations類型的結構體，這個結構體用于管理驅動程序。之后我們將驅動程序注冊進入內核之后，我們在應用層調用這個驅動，那么就可以直接通過這個結構體來操作驅動中的open，write，read等函數。

<2>實現對應的 drv_open/drv_read/drv_write 等函數，填入 file_operations 結構體。這樣我們在應用層調用open，write，read等函數，就是調用這個驅動了。

這個時候有人可能會問了，有這么多個驅動，我怎么知道open對應的是哪一個驅動？很簡單，咱們在寫應用層程序的時候，是不是第一個參數是需要傳入一個設備號。系統根據這個設備號來判斷是調用的哪一個驅動。

<3>把 file_operations 結構體告訴內核： register_chrdev。我們寫了一個驅動，但是內核是不知道的。那么怎么辦呢？我們就去注冊他，內核就明白，有了這個驅動，然后給他分配一個設備號。之后應用層就可以根據這個設備號來調用驅動層了。

<4> 這個時候，有人就有疑問了，誰來注冊這個結構體？于是我們需要一個入口函數來進行注冊，安裝驅動程序時，就會去調用這個入口函數。

<5>有入口函數就應該有出口函數：卸載驅動程序時，出口函數調用unregister_chrdev。

<6>最后需要加入GPL協議。因為Linux是遵頊GPL協議的，所以你如果需要使用Linux其他的驅動層函數，就必須遵頊GPL協議，強制要求開源代碼。根據這個協議，你可以要求所有使用Linux的廠商提供驅動層源代碼，同時別人也可以要求你公開你的驅動層代碼，這個是相互的。不過很多廠商為了規避這個協議，驅動源代碼很簡單，復雜的東西放在應用層。至于還有一個作者名字的添加，隨便寫不寫。? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

2.驅動代碼：

hello_drv.c

#include <linux/module.h>#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/major.h>
#include <linux/mutex.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/seq_file.h>
#include <linux/stat.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/tty.h>
#include <linux/kmod.h>
#include <linux/gfp.h>/* 1. 確定主設備號                                                                 */
static int major = 0;
static char kernel_buf[1024];
static struct class *hello_class;#define MIN(a, b) (a < b ? a : b)/* 3. 實現對應的open/read/write等函數，填入file_operations結構體                   */
static ssize_t hello_drv_read (struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{int err;printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);err = copy_to_user(buf, kernel_buf, MIN(1024, size));return MIN(1024, size);
}static ssize_t hello_drv_write (struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{int err;printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);err = copy_from_user(kernel_buf, buf, MIN(1024, size));return MIN(1024, size);
}static int hello_drv_open (struct inode *node, struct file *file)
{printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);return 0;
}static int hello_drv_close (struct inode *node, struct file *file)
{printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);return 0;
}/* 2. 定義自己的file_operations結構體                                              */
static struct file_operations hello_drv = {.owner	 = THIS_MODULE,.open    = hello_drv_open,.read    = hello_drv_read,.write   = hello_drv_write,.release = hello_drv_close,
};/* 4. 把file_operations結構體告訴內核：注冊驅動程序                                */
/* 5. 誰來注冊驅動程序啊？得有一個入口函數：安裝驅動程序時，就會去調用這個入口函數 */
static int __init hello_init(void)
{int err;printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);major = register_chrdev(0, "hello", &hello_drv);  /* /dev/hello */hello_class = class_create(THIS_MODULE, "hello_class");err = PTR_ERR(hello_class);if (IS_ERR(hello_class)) {printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);unregister_chrdev(major, "hello");return -1;}device_create(hello_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "hello"); /* /dev/hello */return 0;
}/* 6. 有入口函數就應該有出口函數：卸載驅動程序時，就會去調用這個出口函數           */
static void __exit hello_exit(void)
{printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);device_destroy(hello_class, MKDEV(major, 0));class_destroy(hello_class);unregister_chrdev(major, "hello");
}/* 7. 其他完善：提供設備信息，自動創建設備節點                                     */module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);MODULE_LICENSE("GPL");

3.應用層代碼：

hello_drv_test.c

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>/** ./hello_drv_test -w abc* ./hello_drv_test -r*/
int main(int argc, char **argv)
{int fd;char buf[1024];int len;/* 1. 判斷參數 */if (argc < 2) {printf("Usage: %s -w <string>\n", argv[0]);printf("       %s -r\n", argv[0]);return -1;}/* 2. 打開文件 */fd = open("/dev/hello", O_RDWR);if (fd == -1){printf("can not open file /dev/hello\n");return -1;}/* 3. 寫文件或讀文件 */if ((0 == strcmp(argv[1], "-w")) && (argc == 3)){len = strlen(argv[2]) + 1;len = len < 1024 ? len : 1024;write(fd, argv[2], len);}else{len = read(fd, buf, 1024);		buf[1023] = '\0';printf("APP read : %s\n", buf);}close(fd);return 0;
}

怎么把.c 文件編譯為驅動程序.ko？

這要借助內核的頂層 Makefile，先設置好交叉編譯工具鏈，編譯好你的板子所用的內核，然后修改 Makefile 指定內核源碼路徑，最后即可執行 make 命令編譯驅動程序和測試程序。

4.本驅動程序的 Makefile 內容：

KERN_DIR = /home/book/100ask_imx6ull-sdk/Linux-4.9.88all:make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules$(CROSS_COMPILE)gcc -o hello_drv_test hello_drv_test.cclean:make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules cleanrm -rf modules.orderrm -f hello_drv_testobj-m   += hello_drv.o

5.上機實驗：

執行 make 命令編譯驅動程序和測試程序

啟動單板后，可以通過 NFS 掛載 Ubuntu 的某個目錄，訪問該目錄中的程序。

打開內核打印：echo "7 4 1 7" > /proc/sys/kernel/printk

關閉內核打印：echo 0 ? ? ? 4 ? ? ? 0 ? ? ?7 ?> /proc/sys/kernel/printk

insmod 就是install module的縮寫（載入模塊）

insmod hello_drv.ko裝載驅動

ls /dev/hello -l // 驅動程序會生成設備節點?驅動程序會生成設備節點

lsmod 確認驅動已經安裝

我們知道驅動已經安裝好了，那么我們需要知道這個驅動的設備號

cat /proc/devices，查看當前已經被使用掉的設備號

驅動名字與我們在驅動層使用register_chrdev（）函數的第二個參數有關

./hello_drv_test // 查看測試程序的用法

./hello_drv_test -w zglnb?// 往驅動程序中寫入字符串

./hello_drv_test -r?// 從驅動程序中讀出字符串