從零開始寫linux字符設備驅(qū)動程序(三)(基于友善之臂tiny4412開發(fā)板)

這一節(jié)，我們再來看看新的知識點，這一次，我們將進一步完善這個字符設備的驅(qū)動程序。

首先，將上一節(jié)的代碼做下修改:

#include <linux/init.h>

#include <linux/module.h>

#include <linux/sched.h>

#include <linux/kernel.h>

#include <linux/cdev.h>

#include <linux/fs.h>

#include <linux/slab.h>

//創(chuàng)建一個字符設備

struct char_dev

{

    struct cdev c_dev ;

    dev_t dev_num ;

    char buf[1024];  

};

int my_open()

{

    printk("cdev open");

}

int my_close()

{

    printk("cdev del");

}

struct file_operations my_ops = {

.open = my_open,

.release = my_close ,

};

struct char_dev *test_dev ;

static int __init  cdev_test_init(void)

{

int ret ;

//1、給字符設備結構分配內(nèi)存

test_dev = kmalloc(sizeof(*test_dev),GFP_KERNEL);

if(!test_dev){

  ret = -ENOMEM ;

  goto malloc_dev_fair;

}

//2、申請設備號并注冊字符設備

ret = alloc_chrdev_region(&test_dev->dev_num,1,1,"test_dev");

if(ret < 0){

  goto alloc_chrdev_fair ;

}

//3、初始化字符設備

cdev_init(&test_dev->dev_num , &my_ops);

//4、添加一個字符設備

ret = cdev_add(&test_dev->c_dev,test_dev->dev_num,1);

if(ret < 0){

  goto cdev_add_fair;

}

my_open();

return 0 ;

cdev_add_fair:

return ret ;

malloc_dev_fair :

return ret  ;

alloc_chrdev_fair :

return ret ;

}

static int __exit cdev_test_exit(void)

{

//刪除設備

cdev_del(&test_dev->c_dev);

//注銷驅(qū)動-->后面寫1表示從dev_no開始連續(xù)一個

unregister_chrdev_region(test_dev->dev_num,1);

return 0 ;

}

module_init(cdev_test_init);

module_exit(cdev_test_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

在代碼中，我們要實現(xiàn)一個虛擬的字符設備，這個設備很簡單，只不過更加豐富了。

我們首先創(chuàng)建一個字符設備，用一個結構體char_dev來表示。

對結構體分配內(nèi)存，然后申請設備號并注冊，最后初始化，再將這個字符設備加到內(nèi)核里去，一旦這些操作成功后，將調(diào)用my_open函數(shù)。

這就是一個字符設備的最基本構成。

上節(jié)我們已經(jīng)說過alloc_chrdev_region這個函數(shù)的作用。

那么這節(jié)多了file_operations這個結構體，它的功能是什么？

當一個字符設備被注冊后，我們隨即就要來操作這個字符設備，open  , read , write , close等操作。

如下代碼：

struct file_operations {

struct module *owner;

loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);

ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);

ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);

ssize_t (*aio_read) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t);

ssize_t (*aio_write) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t);

int (*readdir) (struct file *, void *, filldir_t);

unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);

long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);

long (*compat_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);

int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);

int (*open) (struct inode *, struct file *);

int (*flush) (struct file *, fl_owner_t id);

int (*release) (struct inode *, struct file *);

int (*fsync) (struct file *, loff_t, loff_t, int datasync);

int (*aio_fsync) (struct kiocb *, int datasync);

int (*fasync) (int, struct file *, int);

int (*lock) (struct file *, int, struct file_lock *);

ssize_t (*sendpage) (struct file *, struct page *, int, size_t, loff_t *, int);

unsigned long (*get_unmapped_area)(struct file *, unsigned long, unsigned long, unsigned long, unsigned long);

int (*check_flags)(int);

int (*flock) (struct file *, int, struct file_lock *);

ssize_t (*splice_write)(struct pipe_inode_info *, struct file *, loff_t *, size_t, unsigned int);

ssize_t (*splice_read)(struct file *, loff_t *, struct pipe_inode_info *, size_t, unsigned int);

int (*setlease)(struct file *, long, struct file_lock **);

long (*fallocate)(struct file *file, int mode, loff_t offset,

 loff_t len);

};

那么內(nèi)核是如何去識別相應的函數(shù)呢？

是通過系統(tǒng)調(diào)用

在上層應用程序，打個比方。

通過open()打印相應的設備，那么syscall函數(shù)就會通過系統(tǒng)調(diào)用號識別到內(nèi)核態(tài)里的函數(shù)，進而調(diào)用到我們這里實現(xiàn)的my_open,這就是內(nèi)核態(tài)和用戶態(tài)相互溝通的方式。

這里我就不去寫相應的應用程序了，以前也寫過了，我就直接將open函數(shù)調(diào)用放在init函數(shù)，隨著字符設備注冊并執(zhí)行。

這樣將zImage下載到開發(fā)板上，串口上也是可以打印cdev_open的。

不知道怎么用應用程序去讀寫設備的可以參考以下文章：

http://blog.csdn.NET/morixinguan/article/details/50619675

接下來看看本節(jié)使用的函數(shù):

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

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

static __always_inline void *kmalloc(size_t size, gfp_t flags);

留心的小伙伴會發(fā)現(xiàn)，在exit函數(shù)中，我沒有對內(nèi)存進行釋放，這里是故意這么做的，為了提醒粗心的伙伴，在內(nèi)核中，分配的內(nèi)存一定要釋放的。

釋放調(diào)用函數(shù):

void kfree(const void *objp)