linux 驱动编写之虚拟字符设备的编写实例详解
linux驱动编写
前言：
昨天我们说了一些简单模块编写方法，但是终归没有涉及到设备的编写内容，今天我们就可以了解一下相关方面的内容，并且用一个实例来说明在Linux上面设备是如何编写的。虽然我不是专门做linux驱动的，却也经常收到一些朋友们的来信。在信件中，很多做驱动的朋友对自己的工作不是很满意，认为自己的工作就是把代码拷贝来拷贝去，或者说是改来改去，没有什么技术含量。有这种想法的朋友不在少数，我想这主要还是因为他们对自己的工作缺少了解导致。如果有可能，我们可以问问自己这样几个问题：
（1）我真的搞懂设备的开发驱动流程了吗？我是否可以从0开始，编写一个独立的驱动代码呢？
（2）我真的了解设备的初始化、关闭、运行的流程吗？
（3）当前的设备驱动流程是否合理，有没有可以改进的地方？
（4）对于内核开发中涉及的api调用，我自己是否真正了解、是否明白它们在使用上有什么区别？
（5）如果我要驱动的设备只是在一个前后台系统中运行，在没有框架帮助的情况下，我是否有信心把它启动和运行起来？
当然，上面的内容只是我个人的想法，也不一定都正确。但是，知其然，更要知其所以然，熟悉了当前开发流程的优缺点才能真正掌握和了解驱动开发的本质。这听上去有些玄乎，其实也很简单，就是要有一种刨根问底、不断改进的精神，这样才能做好自己的工作。因为我们是在pclinux上学习驱动的，因此暂时没有真实的外接设备可以使用，但是这丝毫不影响我们学习的热情。通过定时器、进程，我们可以仿真出真实设备的各种需求，所以对于系统来说，它是无所谓真设备、假设备的，基本的处理流程对它来说都是一样的。只要大家一步一步做下去，肯定可以了解linux驱动设备的开发工程的。
下面，为了说明问题，我们可以编写一段简单的char设备驱动代码，文件名为char.c，
#include<linux/module.h>
#include<linux/kernel.h>
#include<linux/fs.h>
#include<linux/cdev.h>
staticstructcdevchr_dev;
staticdev_tndev;
staticintchr_open(structinode*nd,structfile*filp)
{
intmajor;
intminor;
major=MAJOR(nd->i_rdev);
minor=MINOR(nd->i_rdev);
printk("chr_open,major=%d,minor=%d\n",major,minor);
return0;
}
staticssize_tchr_read(structfile*filp,char__user*u,size_tsz,loff_t*off)
{
printk("chr_readprocess!\n");
return0;
}
structfile_operationschr_ops={
.owner=THIS_MODULE,
.open=chr_open,
.read=chr_read
};
staticintdemo_init(void)
{
intret;
cdev_init(&chr_dev,&chr_ops);
ret=alloc_chrdev_region(&ndev,0,1,"chr_dev");
if(ret<0)
{
returnret;
}
printk("demo_init():major=%d,minor=%d\n",MAJOR(ndev),MINOR(ndev));
ret=cdev_add(&chr_dev,ndev,1);
if(ret<0)
{
returnret;
}
return0;
}
staticvoiddemo_exit(void)
{
printk("demo_exitprocess!\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("Asimpledeviceexample!");
在module_init中的函数是模块加载时处理的函数，而模块卸载的函数则是在module_exit中。每一个设备都要对应一个基本的设备数据，当然为了使得这个设备注册在整个系统当中，我们还需要分配一个设备节点，alloc_chrdev_region就完成这样一个功能。等到cdev_add的时候，整个设备注册的过程就全部完成了，就是这么简单。当然为了编写这个文件，我们还需要编写一个Makefile文件，
ifneq($(KERNELRELEASE),) obj-m:=char.o else PWD:=$(shellpwd) KVER:=$(shelluname-r) KDIR:=/lib/modules/$(KVER)/build all: $(MAKE)-C$(KDIR)M=$(PWD)modules clean: rm-rf.*.cmd*.o*.mod.c*.ko.tmp_versionsmodules.*Module.* endif
这个Makefile文件和我们之前编写的makefile基本上没有区别，唯一的区别就是文件名称改成了char.o，仅此而已。为了编写模块，我们直接输入make即可。这时候，char.ko文件就可以生成了。然后，模块需要被注册在系统当中，insmodchar.ko是少不了的。如果此时，我们还不确信是否模块已经加入到系统当中，完全可以通过输入lsmod|grepchar进行查找和验证。为了创建设备节点，我们需要知道设备为我们创建的major、minor数值是多少，所以dmesg|tail查找一下数值。在我hp的机器上，这两个数值分别是249和0，所以下面可以利用它们直接创建设备节点了，输入mknod/dev/chr_devc2490即可，此时可以输入ls/dev/chr_dev验证一下。那么，按照这种方法，真的可以访问这个虚拟设备了吗，我们可以编写一段简单的代码验证一下，
#include<stdio.h>
#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>
#defineCHAR_DEV_NAME"/dev/chr_dev"
intmain()
{
intret;
intfd;
charbuf[32];
fd=open(CHAR_DEV_NAME,O_RDONLY|O_NDELAY);
if(fd<0)
{
printf("openfailed!\n");
return-1;
}
read(fd,buf,32);
close(fd);
return0;
}
代码的内容非常简单，就是利用CHAR_DEV_NAME直接打开设备，读写设备。当然。首先还是需要对这个文件进行编译，文件名为test.c，输入gcctest.c-otest，其次就是运行这个文件，直接输入./test即可。如果没有问题的话，那么说明我们的代码是ok的，但是我们还是没有看到任何内容。没关系，我们还是通过dmesg这个命令查看内核中是否存在相关的打印内容，直接输入dmesg|tail即可。此时如果没有意外的话，我们就可以看到之前在chr_open和chr_read中留下的printk打印，这说明我们的代码完全是ok的。
上面的代码只是一段小例子，真实的内容要比这复杂一下。不过既然我们都已经入门了，那么后面的内容其实也没有什么好怕的了。最后有两个事情补充一下：（1）如果大家在创建节点后想删除设备节点，直接rm-rf/dev/chr_dev即可；（2）上面这段代码的原型来自于《深入linux设备驱动程序内核机制》这本书，稍作修改，如果大家对内核机制的内容感兴趣，可以参考这本书的内容。
感谢阅读，希望能帮助到大家，谢谢大家对本站的支持！