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。
) A/ X* r  u& f. o5 i, m
7 a- W$ R9 Y3 Q* ?8 i* V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。

0 W2 |+ u/ U, P) C5 N/ Q" j一、字符驱动框架
. A- Q4 z0 |4 W* t8 v
------------------------------------------------------------------------

  L4 Q7 {2 F: m. jAPP:     open               read                   write
" s& R/ e, \1 O
------------------------------------------------------------------------

C 库
2 v4 I' P: a) n/ C% Y+ m7 @
) U$ {2 U1 n' T% B3 {------------------------------------------------------------------------
; q0 n% ?# ?0 h( o
      system_open    system_read       system_write
. l* F# z( \" V# v  j8 q8 V
9 M$ n$ }; [/ ^% H
$ q8 E% {. a1 R& t/ B
------------------------------------------------------------------------
) N$ c$ ?) D1 W: j
KERNEL:
8 q' O+ T+ U" K5 t7 {
      led_open           led_read               led_wirte

------------------------------------------------------------------------
; A, I, t  z9 O( v2 V
% Z, ?5 u0 _1 B' @/ o3 p1 @

8 W4 E9 T+ }0 N; i: c问：应用程序open如何找到驱动程序的open函数
0 E/ Y- c6 r* n( _2 H" B
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。

问：通过什么样的方法来找到驱动程序的open函数

答:通过一个注册函数+设备节点
$ E8 `5 L" A3 w/ s0 Q* E9 V
, Z# ]' ~4 P% o/ e* t& S! Y注册函数如下（旧的注册函数，新的以后再说）：

% z) a5 ~* c8 d  t. Q1 h5 S8 j' yregister_chrdev(unsigned int major, const char * name, const struct file_operations * fops)
$ S; x  t! C6 l! l) H' p1 ^
参数1：主设备号（重要）

参数2：名字（不重要）
7 q. L2 T6 G/ e( a( K
6 t0 c2 w# A+ k1 }$ o参数3：file_operations结构体（重要）
' }& {- }& M0 `
设备节点：

可以手工创建也可以自动创建，这里暂且只说手工创建

- N# S) v+ n, [; w$ kmknod  /dev/xxx  c  252  0

# s) `  s- v) F# W$ \( M具体什么含义，我就不多说了，看视频吧，很简单。

$ Y: b. x. _: o9 z0 d7 X
. k' K/ d; ~5 s* {3 u- g7 @
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？
- t. \5 j% Q; |5 z
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。

6 g7 E/ d& U, E/ O' o$ L1 w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

5 V  e7 c9 q) h
+ V. Q$ A5 N, C1 ?& B* b0 Z
2 g# o# S4 _1 T4 m, F+ n3 S驱动源程序如下：
; h2 g7 p# s* h. v' z$ k* X
+ L, i& y' [% m# _+ {& c1 P
#include <linux/kernel.h>
" j) a6 |( s- H& a4 E' S8 X- T% q1 t#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/delay.h>
" D( ^4 L$ v4 L# B8 s#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/irq.h>
#include <asm/io.h>
! E7 Q$ J% U' u& H#include <linux/module.h>
5 D0 k6 d% n) I% c. R
" P( Z* x- ?9 w" V. ^* H
4 }& p" @1 d2 h# |& Dint major;
static int first_drv_open(struct inode * inode, struct file * filp)
{
' Q8 X. L3 c: Y, D8 N        printk("first_drv_open\n");
        return 0;
- V& L' }) L! M9 ?# v! e$ s( x! v& q}
3 `8 J% k( _0 x$ B9 d  c9 nstatic int first_drv_write(struct file * file, const char __user * buffer, size_t count, loff_t * ppos)
4 ^, ~+ t7 i2 }" N# G- Z1 A5 X) v{
        printk("first_drv_write\n");
        return 0;
}

/* File operations struct for character device */
. B; M& W/ T3 N; J: H- ^static const struct file_operations first_drv_fops = {
        .owner                = THIS_MODULE,
$ U0 o% _4 I3 |% y' V5 f        .open                = first_drv_open,
3 n" a3 r: d8 f0 r1 b  @        .write      = first_drv_write,
};
/ W, A  h# [4 y* M8 l8 v9 u
/* 驱动入口函数 */
static int first_drv_init(void)
{
        /* 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;
. j$ T- ^7 `) L: ]; q}
4 v- s( H- k) u% H! |( Q
/* 驱动出口函数 */
static void first_drv_exit(void)
{
        unregister_chrdev(major, "first_drv");
- c- |3 a9 z8 F0 r% ?0 w1 u+ z}
2 o' e0 {  f) f, f) q: e* d8 c
* N6 q: S. B# a- g5 qmodule_init(first_drv_init);  //用于修饰入口函数
7 ~9 A/ v/ G- O; ~' r; @! ^6 kmodule_exit(first_drv_exit);  //用于修饰出口函数       

+ D& O; V/ b2 H: h. M3 xMODULE_AUTHOR("LWJ");
6 ?7 `3 j7 F2 EMODULE_DESCRIPTION("Just for Demon");
MODULE_LICENSE("GPL");  //遵循GPL协议
1 K) F4 G# Y2 P  G/ P
Makefile源码如下：
: p3 V- m; U7 g' Y' q# W8 C
ifneq ($(KERNELRELEASE),)
) J1 S- \4 |; {
# Q% I7 F+ ^. E% ]: v, pobj-m := first_drv.o

" {3 B$ b& F/ Y" M6 ~+ M: Kelse
- Q. t6 {, |2 P6 _- B5 V0 D       
KDIR := /home/opt/EmbedSky/linux-2.6.30.4
6 r7 j1 h" T4 M5 Q0 ]. C
+ H, Q( M$ D3 v$ o; call:
4 n* {7 K9 D* H+ ^9 v        make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules ARCH=ARM CROSS_COMPILE=arm-linux-
clean:
        rm -f *.ko *.o *.mod.o *.mod.c *.symvers
: r# Y7 Z! r9 c2 K; T
' {" T* i7 ]* ], Z  C4 N. c& Iendif
! z4 H. D) M+ \8 }3 A8 Y! P
测试程序如下：

#include <stdio.h>
6 {4 m4 l' ~1 m8 G5 X! q#include <sys/types.h>
' ~9 }, ^/ v$ J+ g, a3 ~) @#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
2 ]' x' Q, o6 ~" f( N#include <unistd.h>

! I4 r. z1 ]0 s. `int main(void)

{
        int fd;
        int val = 1;
$ u* ~) j  b  F, z3 D  t        fd = open("/dev/xxx",O_RDWR);
. `3 s, T5 `4 e; N8 |  M( ]        if(fd < 0)
        {
/ L. p; C& ]0 X& ?2 c2 y( V- e5 f( C                printf("open error\n");
4 q, O* h: i0 K8 k2 y  F( J        }
5 K, _# ?4 U5 W$ x  P6 i+ [       
        write(fd,&val,4);
7 p+ I0 T8 W- T% W0 k9 H       
0 P& J! |3 V. A% A2 e        return 0;
4 U% f  u6 r* s) x7 @; E+ r9 }  @}

开发板上的测试步骤如下：
4 v5 b/ T: `# x5 ~# B% E. u! H/ p% P
+ \. p0 K8 X# s* u[WJ2440]# insmod first_drv.ko
[WJ2440]# ./first_test
" u9 f9 y' D) r7 _; S. Kopen error
[WJ2440]# cat proc/devices
+ _1 W# d4 z9 }) W' X& [Character devices:
, T9 u3 M2 `& o* y; m2 h  1 mem
  4 /dev/vc/0
  4 tty
5 C! s. M. s' n- \3 p  5 /dev/tty
* H" u0 B+ _7 S  5 /dev/console
  5 /dev/ptmx
8 d) n1 {, F( J. N  7 vcs
: \. Z2 W/ y' e( |/ Z" i 10 misc
13 input
: T* Z% I5 X7 F- m6 P% P, ~ 14 sound
5 m, g7 x( p( C6 s4 R 29 fb
. D; ^$ \0 }  s- ]1 ^7 R 81 video4linux
3 U6 B1 {! q: y" m& t 89 i2c
5 @' y$ `+ ], _( q& d. r 90 mtd
116 alsa
0 h9 m  v0 r4 _7 @# D( f' B128 ptm
136 pts
180 usb
188 ttyUSB
% V/ V# U0 v1 P; u189 usb_device
! x1 i$ Q) o# `* S4 F204 tq2440_serial
# _1 U. o; @6 x; t; I: s252 first_drv
& l4 v0 l) f- _3 W: z253 usb_endpoint
254 rtc

Block devices:
* V& ^( x: j0 q8 M4 `! z259 blkext
  7 loop
  8 sd
* j1 P7 U* f% v" l" ~) J 31 mtdblock
65 sd
0 o9 k/ D* B8 {7 Q" o3 B9 q' U: d7 Y 66 sd
67 sd
! V8 A2 _; `! h, [9 n 68 sd
69 sd
# F$ R5 `" w4 J& ^9 l 70 sd
71 sd
128 sd
' n- a5 R2 F& ~8 C129 sd
/ M: ~0 u( d" o8 Z130 sd
6 o5 T8 H3 Y0 c# P$ l( q131 sd
& U+ y; t2 z, v6 M; Q132 sd
133 sd
9 `5 ^3 s9 _, s134 sd
8 _, e$ _7 {" Q# ~! X! b135 sd
; C- x" U" R8 Z4 ]9 \$ o179 mmc
[WJ2440]# mknod /dev/xxx c 252 0
+ E7 |' k& N, `' f3 ~[WJ2440]# ls -l /dev/xxx
' C' x: U/ K6 j: b5 b3 _1 y0 e: Fcrw-r--r--    1 root     root      252,   0 Jan  1 20:49 /dev/xxx
[WJ2440]# ./first_test
, o# {7 f# v( Yfirst_drv_open
first_drv_write
[WJ2440]#


+ y0 t# P9 U  E9 K
) c: ?% k1 _- v& _/ W0 f

NingW

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