linux/201728.html">linux/195490.html">linux 驅動編寫

前言：

 昨天我們說了一些簡單模塊編寫方法，但是終歸沒有涉及到設備的編寫內容，今天我們就可以了解一下相關方面的內容，并且用一個實例來說明在Linux上面設備是如何編寫的。雖然我不是專門做linux驅動的，卻也經常收到一些朋友們的來信。在信件中，很多做驅動的朋友對自己的工作不是很滿意，認為自己的工作就是把代碼拷貝來拷貝去，或者說是改來改去，沒有什么技術含量。有這種想法的朋友不在少數，我想這主要還是因為他們對自己的工作缺少了解導致。如果有可能，我們可以問問自己這樣幾個問題：

    （1）我真的搞懂設備的開發驅動流程了嗎？我是否可以從0開始，編寫一個獨立的驅動代碼呢？
    （2）我真的了解設備的初始化、關閉、運行的流程嗎？
    （3）當前的設備驅動流程是否合理，有沒有可以改進的地方？
    （4）對于內核開發中涉及的api調用，我自己是否真正了解、是否明白它們在使用上有什么區別？
    （5）如果我要驅動的設備只是在一個前后臺系統中運行，在沒有框架幫助的情況下，我是否有信心把它啟動和運行起來？

    當然，上面的內容只是我個人的想法，也不一定都正確。但是，知其然，更要知其所以然，熟悉了當前開發流程的優缺點才能真正掌握和了解驅動開發的本質。這聽上去有些玄乎，其實也很簡單，就是要有一種刨根問底、不斷改進的精神，這樣才能做好自己的工作。因為我們是在pc linux上學習驅動的，因此暫時沒有真實的外接設備可以使用，但是這絲毫不影響我們學習的熱情。通過定時器、進程，我們可以仿真出真實設備的各種需求，所以對于系統來說，它是無所謂真設備、假設備的，基本的處理流程對它來說都是一樣的。只要大家一步一步做下去，肯定可以了解linux驅動設備的開發工程的。

    下面，為了說明問題，我們可以編寫一段簡單的char設備驅動代碼，文件名為char.c，

#include <linux/module.h> #include <linux/kernel.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/cdev.h>  static struct cdev chr_dev; static dev_t ndev;  static int chr_open(struct inode* nd, struct file* filp) {   int major ;   int minor;      major = MAJOR(nd->i_rdev);   minor = MINOR(nd->i_rdev);      printk("chr_open, major = %d, minor = %d/n", major, minor);   return 0; }  static ssize_t chr_read(struct file* filp, char __user* u, size_t sz, loff_t* off) {   printk("chr_read process!/n");   return 0; }  struct file_operations chr_ops = {   .owner = THIS_MODULE,   .open = chr_open,   .read = chr_read };  static int demo_init(void) {   int ret;      cdev_init(&chr_dev, &chr_ops);   ret = alloc_chrdev_region(&ndev, 0, 1, "chr_dev");   if(ret < 0 )   {     return ret;   }      printk("demo_init(): major = %d, minor = %d/n", MAJOR(ndev), MINOR(ndev));   ret = cdev_add(&chr_dev, ndev, 1);   if(ret < 0)   {     return ret;   }      return 0; }  static void demo_exit(void) {   printk("demo_exit process!/n");   cdev_del(&chr_dev);   unregister_chrdev_region(ndev, 1); }  module_init(demo_init); module_exit(demo_exit);  MODULE_LICENSE("GPL"); MODULE_AUTHOR("feixiaoxing@163.com"); MODULE_DESCRIPTION("A simple device example!"); 

    在module_init中的函數是模塊加載時處理的函數，而模塊卸載的函數則是在module_exit中。每一個設備都要對應一個基本的設備數據，當然為了使得這個設備注冊在整個系統當中，我們還需要分配一個設備節點，alloc_chrdev_region就完成這樣一個功能。等到cdev_add的時候，整個設備注冊的過程就全部完成了，就是這么簡單。當然為了編寫這個文件，我們還需要編寫一個Makefile文件，

ifneq ($(KERNELRELEASE),) obj-m := char.o  else PWD := $(shell pwd) KVER := $(shell uname -r) KDIR := /lib/modules/$(KVER)/build all:   $(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) modules clean:   rm -rf .*.cmd *.o *.mod.c *.ko .tmp_versions modules.* Module.* endif 

    這個Makefile文件和我們之前編寫的makefile基本上沒有區別，唯一的區別就是文件名稱改成了char.o，僅此而已。為了編寫模塊，我們直接輸入make即可。這時候，char.ko文件就可以生成了。然后，模塊需要被注冊在系統當中，insmod char.ko是少不了的。如果此時，我們還不確信是否模塊已經加入到系統當中，完全可以通過輸入lsmod | grep char進行查找和驗證。為了創建設備節點，我們需要知道設備為我們創建的major、minor數值是多少，所以dmesg | tail 查找一下數值。在我hp的機器上，這兩個數值分別是249和0，所以下面可以利用它們直接創建設備節點了，輸入mknod /dev/chr_dev c 249 0即可，此時可以輸入ls /dev/chr_dev驗證一下。那么，按照這種方法，真的可以訪問這個虛擬設備了嗎，我們可以編寫一段簡單的代碼驗證一下，

#include <stdio.h> #include <fcntl.h> #include <unistd.h>  #define CHAR_DEV_NAME "/dev/chr_dev"  int main() {   int ret;   int fd;   char buf[32];    fd = open(CHAR_DEV_NAME, O_RDONLY | O_NDELAY);   if(fd < 0)   {     printf("open failed!/n");     return -1;   }      read(fd, buf, 32);   close(fd);      return 0; } 

    代碼的內容非常簡單，就是利用CHAR_DEV_NAME直接打開設備，讀寫設備。當然。首先還是需要對這個文件進行編譯，文件名為test.c，輸入gcc test.c -o test，其次就是運行這個文件，直接輸入./test即可。如果沒有問題的話，那么說明我們的代碼是ok的，但是我們還是沒有看到任何內容。沒關系，我們還是通過dmesg這個命令查看內核中是否存在相關的打印內容，直接輸入dmesg | tail即可。此時如果沒有意外的話，我們就可以看到之前在chr_open和chr_read中留下的printk打印，這說明我們的代碼完全是ok的。

    上面的代碼只是一段小例子，真實的內容要比這復雜一下。不過既然我們都已經入門了，那么后面的內容其實也沒有什么好怕的了。最后有兩個事情補充一下：（1）如果大家在創建節點后想刪除設備節點，直接rm -rf /dev/chr_dev即可；（2）上面這段代碼的原型來自于《深入linux設備驅動程序內核機制》這本書，稍作修改，如果大家對內核機制的內容感興趣，可以參考這本書的內容。

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