從零開始寫linux字符設備驅動程序(一)(基于友善之臂tiny4412開發(fā)板)

從這篇博文開始，我將開始手把手教會大家寫Linux設備驅動程序

這是開篇，如何來寫第一個字符設備驅動程序。

首先，寫一個最簡單的字符設備驅動程序需要什么？或者說我們需要了解什么？

1、每一個字符設備至少需要有一個設備號

2、設備號 = 主設備號 + 次設備號

3、同一類設備的主設備號一般是相同的，但不是絕對的。

那么，寫一個簡單的字符設備驅動程序，我們需要內核里的這幾個頭文件，因為我們需要調用一個基本的宏和一些基本的函數來給我們使用。

#include <linux/cdev.h>
#include <linux/kdev_t.h>
#include <linux/fs.h>

打開linux內核源代碼，進入include/linux/，找到cdev.h，打開，我們會看到這個結構體:

struct cdev {

//設備模型相關的

struct kobject kobj;

//所屬于哪個模塊--->THIS MODULE

struct module *owner;

//利用file_operations跟用戶態(tài)進行操作--->有open , read , write 等方法

const struct file_operations *ops;

//鏈表,將設備插入到一條鏈表里去

struct list_head list;

//通過設備號匹配對應的驅動

dev_t dev;

//要注冊字符設備的個數

unsigned int count;

};

還會看到以下的函數:

void cdev_init(struct cdev *, const struct file_operations *);

struct cdev *cdev_alloc(void);

void cdev_put(struct cdev *p);

int cdev_add(struct cdev *, dev_t, unsigned);

void cdev_del(struct cdev *);

void cd_forget(struct inode *);

這里我們需要的就是以上的這個結構體，還有cdev_init,cdev_add,cdev_del這三個函數，其余的暫時用不著。本節(jié)暫時不會用到以上的函數，下節(jié)將會使用。

然后看到#include <linux/kdev_t.h>這個頭文件，這里面有我們需要的東西:

#define MINORBITS 20

#define MINORMASK ((1U << MINORBITS) - 1)

//從設備號中取出主設備號

#define MAJOR(dev) ((unsigned int) ((dev) >> MINORBITS))

//從設備號中取出次設備號

#define MINOR(dev) ((unsigned int) ((dev) & MINORMASK))

//創(chuàng)建一個設備號

#define MKDEV(ma,mi) (((ma) << MINORBITS) | (mi))

我們在接下來寫的這個字符設備就需要創(chuàng)建一個設備號，所以我們需要MKDEV這個宏，第一個參數表示主設備號，第二個參數表示次設備號。

我們知道如何去創(chuàng)建一個設備號，那么創(chuàng)建了設備號，還沒有對這個設備進行注冊，這時候就需要#include <linux/fs.h>這個頭文件里的一個函數:

extern int register_chrdev_region(dev_t, unsigned, const char *);

既然有注冊，當然就有釋放，所以還需要:

extern void unregister_chrdev_region(dev_t, unsigned);

好了，有了這些基本知識，可以開始我們的第一個字符設備驅動程序的編寫。

編寫這個簡單的字符設備需要以下步驟:

1、創(chuàng)建設備號

2、注冊設備號

3、如何驅動模塊退出的時候，我們需要注銷設備的操作。

好了，開始寫代碼:

#include <linux/init.h>

#include <linux/module.h>

#include <linux/sched.h>

#include <linux/kernel.h>

#include <linux/cdev.h>

#include <linux/kdev_t.h>

#include <linux/fs.h>

//定義一個結構體變量，用來表示設備號--->cdev.h--->dev_t

dev_t dev_no ;

static int __init  cdev_test_init(void)

{

int ret ;

printk("HELLO KERNEL FOR CDEV!\n");

//1、創(chuàng)建設備號-->第一個是主設備號，第二個是次設備號

//主設備號可以通過cat /proc/devices查看，如果設備號已經被占用，則需要使用沒有使用過的設備號

dev_no  = MKDEV(222,2);

//2、注冊設備號

//count表示要分配多少個設備號

ret = register_chrdev_region(dev_no,1,"my_dev");

if(ret < 0){

//如果注冊失敗，跳轉到對應的位置。

goto register_error ;

}

return 0 ;

register_error:

return ret ;

}

static int __exit cdev_test_exit(void)

{

//注銷驅動-->后面寫1表示從dev_no開始連續(xù)一個設備

unregister_chrdev_region(dev_no,1);

return 0 ;

}

module_init(cdev_test_init);

module_exit(cdev_test_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

再和以前一樣，寫一個Kconfig和Makefile

Kconfig

menu "4412_CDEV_DRV"

     config CDEV_TEST

          bool "cdev_test"

          default n

   help

 if you select , you can use it

endmenu

Makefile

obj-y += cdev_test.o

再到上層的driver目錄下Kconfig和Makefile中添加相應的語句，跟以往一樣這里是在driver目錄下創(chuàng)建了一個4char_dev的目錄。
接下來在內核根目錄下make menuconfig配置相應的驅動:

將編譯生成的zImage下載至開發(fā)板，打開串口調試，會看到以下log，說明驅動已經開始運行了：

接下來通過adb shell進入安卓系統的根目錄下:

cat /proc/devices

我們成功的看到主設備號222的字符設備驅動my_dev已經成功裝載了。