嵌入式Linux驅動開發基礎-1 hello驅動

1:APP打開的文件在內核中如何表示

1.1

????????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

? ? ? ? 當我們使用 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);

例如： fd = open(argv[1], O_RDWR);

???????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。

1.2 打開字符設備節點時，內核中也有對應的 struct file

????????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：包含了open，write，read等文件函數。

2：如何編寫驅動程序

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

3：代碼編寫

參考 driver/char 中的程序，包含頭文件，寫框架，傳輸數據：

? 驅動中實現 open, read, write, release ， APP 調用這些函數時，都打印內核信息

? APP 調用 write 函數時，傳入的數據保存在驅動中

? APP 調用 read 函數時，把驅動中保存的數據返回給 APP

3.1:主要代碼分析

3.1.1：確定主設備號。

????????/* 1. 確定主設備號*/

static int major = 0;? ? ? ?

????????//后續在入口函數中，使用下列代碼：注冊函數進行分配

major = register_chrdev(0, "hello", &hello_drv);

3.1.2：定義自己的 file_operations 結構體

/* 2. 定義自己的file_operations結構體 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?*/

static struct file_operations hello_drv = {

? ? .owner = THIS_MODULE,? ? //必須存在

? ? .open = hello_drv_open,? ? ?//hello驅動程序的open函數，后續我們需要自己實現這個函數

? ? .read = hello_drv_read,? ??//hello驅動程序的read函數，后續我們需要自己實現這個函數

? ? .write = hello_drv_write,????//hello驅動程序的write函數，后續我們需要自己實現這個函數?

? ? .release = hello_drv_close,?//hello驅動程序的clos函數，后續我們需要自己實現這個函數

};

3.1.3：實現對應的 drv_open/drv_read/drv_write 等函數，??

注：我們現在編寫的函數屬于驅動函數，那么我們在串口掉用這些函數時，

????????串口那邊，我們屬于APP

? ? ? ? 而這些驅動屬于 “內核”

????????我們串口調用read函數? len = read(fd, buf, 1024);時，我們是需要把kernel_buf的數據讀到buf中。所以在這read代碼中，我們使用? err = copy_to_user(buf, kernel_buf, MIN(1024, size));這行代碼，將kernel_buf寫入到buf中。

????????我們串口調用write函數?write(fd, argv[2], len);時，是把argv[2]的數據寫入到kernel_buf中。所以在這write代碼中，我們使用? err = copy_from_user(kernel_buf, buf, MIN(1024, size));這行代碼，將buf也就是argv[2]寫入到kernel_buf中。

? ? ? ? open函數和close函數只是打印一下內核信息，不做數據處理。

/* 3. 實現對應的open/read/write等函數，填入file_operations結構體 ? ? ? ? ? ? ? ? ? */

static char kernel_buf[1024];

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;

}

3.1.4：把 file_operations 結構體告訴內核：register_chrdev

3.1.5. 誰來注冊驅動程序啊？得有一個入口函數：?

? ? ? ? 3.4和3.5可同時在入口函數中實現，安裝驅動程序時，系統去調用這個入口函數，這是直接在入口函數中直接將結構體告訴內核

static int __init hello_init(void)

{

? ? int err;

? ? printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);

//3.4也就是這行代碼。在入口函數中進行注冊驅動程序

? ? major = register_chrdev(0, "hello", &hello_drv); /* /dev/hello */

//? 下面的代碼屬于自動創建設備節點，這里先抄著使用

? ? 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;

}

3.1.6：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

static void __exit hello_exit(void)

{

? ? printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);

//銷毀創建的節點，以及卸載驅動程序

? ? device_destroy(hello_class, MKDEV(major, 0));

? ? class_destroy(hello_class);

? ? unregister_chrdev(major, "hello");

}

3.1.7：其他完善：提供設備信息，自動創建設備節點：class_create, device_create

/* 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");

3.2：全部代碼

3.2.1：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");

3.2.2 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;
}