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。
8 M, _. y. i+ `0 `6 n
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。

一、字符驱动框架

: w" G9 W2 X0 f------------------------------------------------------------------------
" Y' U& i# u4 t+ c& Y5 Z
APP:     open               read                   write

# K% y8 o! q. |( A( B  x------------------------------------------------------------------------

. H: }. ?- z  o# jC 库

------------------------------------------------------------------------

      system_open    system_read       system_write



------------------------------------------------------------------------
2 g" x3 ^/ r, N4 q
KERNEL:
* c0 C# r) u/ d1 `' c
% E. X  L4 g* A% ~  `7 K- x      led_open           led_read               led_wirte

  d0 J: l" @; I3 x' C$ ?------------------------------------------------------------------------



问：应用程序open如何找到驱动程序的open函数
9 S: y% ~; B4 _  h9 w/ g
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

; p" r% d+ N8 R2 O8 \& ^答:通过一个注册函数+设备节点

2 V) V8 _3 i  o$ c3 i0 u+ A; `% i注册函数如下（旧的注册函数，新的以后再说）：

, \- O  [$ Y0 c: r4 P3 q7 p7 cregister_chrdev(unsigned int major, const char * name, const struct file_operations * fops)
/ ?: [/ ?) ]3 T5 J
& A2 B5 J0 G" `1 `* I* l参数1：主设备号（重要）

" Y  s$ b9 |2 Q" `, Q: F; b参数2：名字（不重要）

. d2 |- R9 U" q6 w1 m, I参数3：file_operations结构体（重要）

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

mknod  /dev/xxx  c  252  0
6 x$ l+ e- Q7 K, v6 x* z3 m  E( L5 K
$ T2 X( z1 K0 m具体什么含义，我就不多说了，看视频吧，很简单。
  Q" U! v. y6 Q/ z
- O* e7 S2 Y* {9 S* N, U  `
0 |' u3 j6 y( n  w9 n0 Q
) ]8 ^$ H  v2 I9 X  o- N0 w8 A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？
0 k+ o, {. E9 i: ~; U2 d
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。
( r- ?. d" l. ~
例如：module_init(first_drv_init);  //用于修饰入口函数

. j6 x- k5 Q) B$ J3 G3 B) [  w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
+ N3 l. q: k) l. r! m

; k; h, k: Z0 M5 ?% H% m& s. i
驱动源程序如下：
. k9 F! A- p7 b% I$ m
! f. C! P5 y  k& b6 n- b, f! N0 f) S
#include <linux/kernel.h>
) u+ q  ]: C! l5 O' Z# f) |#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/delay.h>
) j0 A* h$ a- p  a- B$ k; j#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/irq.h>
#include <asm/io.h>
/ @$ V" |5 H) _2 f+ N#include <linux/module.h>


int major;
static int first_drv_open(struct inode * inode, struct file * filp)
3 T, L# G( U* E. D{
        printk("first_drv_open\n");
        return 0;
}
static int first_drv_write(struct file * file, const char __user * buffer, size_t count, loff_t * ppos)
{
        printk("first_drv_write\n");
- U9 Z0 T- Q5 Z( Z; z5 l1 D3 M        return 0;
}

! V6 r% o. _! m! [0 P- J8 k; @/* File operations struct for character device */
; A3 h* k+ g# m8 X* hstatic const struct file_operations first_drv_fops = {
        .owner                = THIS_MODULE,
- J; S( F7 V6 y/ x  v! s        .open                = first_drv_open,
        .write      = first_drv_write,
; ]- n0 ^4 h$ W% k; P};

( W/ Y+ Z2 Q% j& O5 J/* 驱动入口函数 */
+ J; U! B1 g- fstatic int first_drv_init(void)
+ f, `* f( K  x. _' t{
# p4 k- u* z; M0 r& g6 H, Y        /* 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;
}
- P+ B: P' w, I3 L( p
# E# f/ W/ l  V/* 驱动出口函数 */
) ]" G3 H3 G' M! o! ^static void first_drv_exit(void)
3 i7 I, S; f9 V" S1 Y% _, {  j{
  |4 O! E+ u0 [* C        unregister_chrdev(major, "first_drv");
}

+ s' g- u' }! ~  _$ W/ E3 v, pmodule_init(first_drv_init);  //用于修饰入口函数
+ x2 |' P& t' A- q  F/ R. n( Hmodule_exit(first_drv_exit);  //用于修饰出口函数       
7 ]0 \; @9 p; A* t! o) d$ ?* P( F" t
MODULE_AUTHOR("LWJ");
4 t3 L& c. [) p& m# kMODULE_DESCRIPTION("Just for Demon");
MODULE_LICENSE("GPL");  //遵循GPL协议
6 u  n4 x: C" J* o
2 ^! u; @% G8 A  g- l8 Z: g. U# p, z, IMakefile源码如下：
9 S1 n  c& Y) r' J# F; i
ifneq ($(KERNELRELEASE),)
, Q5 N# o$ c2 k4 `0 v& a
obj-m := first_drv.o
' t! W# G0 h5 q, l- T3 i; Y8 I
9 |& k3 @' {% S8 R: I1 celse
4 M) j6 M* O$ S  u       
, ?+ k: R# n% J. }KDIR := /home/opt/EmbedSky/linux-2.6.30.4

: l( _9 c5 o$ Q( ?" m2 E$ call:
        make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules ARCH=ARM CROSS_COMPILE=arm-linux-
$ c8 X% Q% z( S3 M6 }clean:
8 Y2 J- O+ O+ ~9 j: l, Z2 t) G' [        rm -f *.ko *.o *.mod.o *.mod.c *.symvers
$ s  ^# o. u3 N# r4 z8 v. b! x
endif
( `, _) v; ^& A2 y& E
  \0 X9 ]' s; s% N$ Y' V测试程序如下：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
/ z" B: Y* l1 P6 A/ w  U9 H#include <sys/stat.h>
' L7 h+ U* B+ q7 y3 z: Y+ h#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

int main(void)

( z& e4 L% ?" X  P( v{
        int fd;
: N2 j; d7 ?) A$ q* l4 j% v' x        int val = 1;
        fd = open("/dev/xxx",O_RDWR);
& a9 m. w; u; c) B' \        if(fd < 0)
& ~0 l" g* _' t; Y9 A        {
9 x; F3 ^7 s* S# @2 U' r5 e                printf("open error\n");
        }
8 W/ t6 c3 E% u" V       
# y+ q1 y3 b. R+ d7 p: `        write(fd,&val,4);
( G3 `' b5 K0 t, \6 g6 }       
        return 0;
}
3 x* `2 V/ ?- H4 T* y7 _* u
开发板上的测试步骤如下：
' {" I' i6 R8 v, V* n! j
[WJ2440]# insmod first_drv.ko
7 ?! N" x' p5 i- A7 ?% L3 B, I[WJ2440]# ./first_test
open error
[WJ2440]# cat proc/devices
! x* p- p7 ?; y4 T, tCharacter devices:
  1 mem
  4 /dev/vc/0
  4 tty
  5 /dev/tty
& ?( f3 P( ~  B4 q. h4 U  5 /dev/console
  5 /dev/ptmx
3 v8 y; ^( Z0 [. \  7 vcs
10 misc
* L, v: s  S3 z3 t9 H1 v 13 input
14 sound
29 fb
81 video4linux
$ f( b- w9 C/ I. B 89 i2c
90 mtd
8 M- F9 F% @" R( e! V  T( k116 alsa
128 ptm
  M, x. ^8 n; i. I* B+ u' B: x136 pts
# X3 x) _, J/ P% H7 k180 usb
188 ttyUSB
/ a/ V" W3 M' S" B189 usb_device
8 ^, j6 Q5 O: a* F* G' c4 |204 tq2440_serial
+ Y& s: e7 v2 M& L7 E3 }252 first_drv
253 usb_endpoint
254 rtc

Block devices:
259 blkext
- o* S+ ?( f* i- r, {  7 loop
: s( h8 }$ M+ n  8 sd
" Y8 q- p+ ]" X$ h5 S: o 31 mtdblock
65 sd
66 sd
67 sd
68 sd
69 sd
70 sd
71 sd
2 x. k$ Y: Z- u# ]128 sd
4 l- K' Q+ E8 ~* p" U, s129 sd
9 m% i; L  I9 w, C. A  j130 sd
131 sd
132 sd
133 sd
134 sd
135 sd
! Y0 [* |, k; _179 mmc
[WJ2440]# mknod /dev/xxx c 252 0
[WJ2440]# ls -l /dev/xxx
crw-r--r--    1 root     root      252,   0 Jan  1 20:49 /dev/xxx
[WJ2440]# ./first_test
first_drv_open
first_drv_write
[WJ2440]#

4 b* W2 Z# z) l  }7 `5 ^" [

6 P, l  ~/ `, w: h" y

NingW

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