作  者：道哥，10＋年嵌入式開發(fā)老兵，專注于：C／C＋＋、嵌入式、Linux。

目錄

API 函數(shù)

編寫驅(qū)動(dòng)程序

編寫應(yīng)用程序

卸載驅(qū)動(dòng)模塊

小結(jié)

別人的經(jīng)驗(yàn)，我們的階梯！

大家好，我是道哥，今天我們繼續(xù)討論： Linux 中字符設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序。

在上一篇文章中Linux驅(qū)動(dòng)實(shí)踐：你知道【字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序】的兩種寫法嗎？我們說過：字符設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，有兩套不同的API函數(shù)，并且在文中詳細(xì)演示了利用舊的API函數(shù)來編寫驅(qū)動(dòng)程序。

這篇文章，我們繼續(xù)這個(gè)話題，實(shí)際演示一下：字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的另一套API函數(shù)的使用方法。

API 函數(shù)

這里主要關(guān)注下面這 3 個(gè)函數(shù)：

／／ 靜態(tài)注冊(cè)設(shè)備

int register＿chrdev＿region（dev＿t from， unsigned count， const char ＊name）；

／／ 動(dòng)態(tài)注冊(cè)設(shè)備

int alloc＿chrdev＿region（dev＿t ＊dev， unsigned baseminor， unsigned count，const char ＊name）；

／／ 卸載設(shè)備

void unregister＿chrdev＿region（dev＿t from， unsigned count）；

關(guān)于靜態(tài)和動(dòng)態(tài)注冊(cè)，主要的區(qū)別就在于：主設(shè)備號(hào)由誰來主導(dǎo)分配！

靜態(tài)注冊(cè)：由我們的驅(qū)動(dòng)程序來指定主設(shè)備號(hào)，即參數(shù)1：from；

動(dòng)態(tài)注冊(cè)：由操作系統(tǒng)來分配，驅(qū)動(dòng)程序提供一個(gè)變量來接收該設(shè)備號(hào)，即參數(shù)1： dev 指針；

另外，在Linux 2．6后期的內(nèi)核版本中，引入了 cdev 結(jié)構(gòu)來描述一個(gè)字符設(shè)備，它的結(jié)構(gòu)體成員是：

與這個(gè)結(jié)構(gòu)體相關(guān)的處理函數(shù)有：

void cdev＿init（struct cdev ＊，struct file＿operations ＊）；

初始化 cdev 的成員，主要是設(shè)置 file＿operations。

strcut cdev ＊cdev＿alloc（void）；

動(dòng)態(tài)申請(qǐng) cdev 內(nèi)存。

void cdev＿put（strcut cdev ＊p）；

與 count 計(jì)數(shù)相關(guān)的操作。

int cdev＿add（struct cdev ＊，dev＿t ，unsigned ）；

向系統(tǒng)中添加一個(gè) cdev，注冊(cè)字符設(shè)備，需要在驅(qū)動(dòng)被加載的時(shí)候調(diào)用。

void cdev＿del（struct cdev ＊）；

從系統(tǒng)中刪除一個(gè) cdev，注銷字符設(shè)備，需要在驅(qū)動(dòng)被卸載的時(shí)候調(diào)用。

后面在代碼演示的時(shí)候，可以看到cdev結(jié)構(gòu)是如何被使用的。

編寫驅(qū)動(dòng)

按照慣例，我們?nèi)匀话凑詹襟E，來討論如何利用上述的APIs，來手寫一個(gè)字符設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序。

以下所有操作的工作目錄，都是與上一篇文章相同的，即：～／tmp／linux－4．15／drivers／。

創(chuàng)建驅(qū)動(dòng)目錄和驅(qū)動(dòng)程序

＄ cd linux－4．15／drivers／

＄ mkdir my＿driver2

＄ cd my＿driver2

＄ touch driver2．c

driver2．c 文件的內(nèi)容如下（不需要手敲，文末有代碼下載鏈接）：

這里看一下加載驅(qū)動(dòng)模塊時(shí)調(diào)用的 driver2＿init（ ） 函數(shù)，其中的 cdev＿init 用來把cdev結(jié)構(gòu)體與 file＿operations 發(fā)生關(guān)聯(lián)。

在調(diào)用 alloc＿chrdev＿region（ ） 時(shí)，操作系統(tǒng)分配了主設(shè)備號(hào)，并且保存在 dev＿no 變量中，然后 cdev＿add（） 再把設(shè)備號(hào)與cdev結(jié)構(gòu)體進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

創(chuàng)建 Makefile 文件

＄ touch Makefile

內(nèi)容如下：

編譯驅(qū)動(dòng)模塊＄ make

得到驅(qū)動(dòng)程序： driver2．ko 。

加載驅(qū)動(dòng)模塊

在加載驅(qū)動(dòng)模塊之前，先來檢查一下系統(tǒng)中，幾個(gè)與驅(qū)動(dòng)設(shè)備相關(guān)的地方。

先看一下 ／dev 目錄下，目前還沒有我們的設(shè)備節(jié)點(diǎn)（ ／dev／driver2 ）。

＄ ll ／dev／driver2

ls： cannot access ＇／dev／driver2＇： No such file or directory

再來查看一下 ／proc／devices 目錄下，也沒有 driver2 設(shè)備的設(shè)備號(hào)。

＄ cat ／proc／devices

／proc／devices 文件： 列出字符和塊設(shè)備的主設(shè)備號(hào)，以及分配到這些設(shè)備號(hào)的設(shè)備名稱。

為了方便查看打印信息，把dmesg輸出信息清理一下：

＄ sudo dmesg －c

執(zhí)行如下指令，加載驅(qū)動(dòng)模塊：

＄ sudo insmod driver2．ko

當(dāng)驅(qū)動(dòng)程序被加載的時(shí)候，通過 module＿init（ ） 注冊(cè)的函數(shù) driver2＿init（） 將會(huì)被執(zhí)行，那么其中的打印信息就會(huì)輸出。

還是通過 dmesg 指令來查看驅(qū)動(dòng)模塊的打印信息：

＄ dmesg

此時(shí)，驅(qū)動(dòng)模塊已經(jīng)被加載了！

來查看一下 ／proc／devices 目錄下顯示的設(shè)備號(hào)：

＄ cat ／proc／devices

設(shè)備已經(jīng)注冊(cè)了，主設(shè)備號(hào)是： 244 。

但是，此時(shí)在／dev目錄下，還沒有我們需要的設(shè)備節(jié)點(diǎn)。

在上一篇文章中介紹過，還可以利用 Linux 用戶態(tài)的 udev 服務(wù)來自動(dòng)創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)。

現(xiàn)在，我們手動(dòng)創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)：

＄ sudo mknod －m 660 ／dev／driver2 c 244 0

主設(shè)備號(hào) 244 是從 ／proc／devices 查到的。

檢查一下是否創(chuàng)建成功：

＄ ll ／dev／driver2

現(xiàn)在，設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序已經(jīng)加載了，設(shè)備節(jié)點(diǎn)也被創(chuàng)建好了，應(yīng)用程序就可以來操作（讀、寫）這個(gè)設(shè)備了。

應(yīng)用程序

應(yīng)用程序仍然放在 ～／tmp／App／ 目錄下。

＄ mkdir ～／tmp／App／app＿driver2

＄ cd ～／tmp／App／app＿driver2

＄ touch app＿driver2．c

文件內(nèi)容如下：

接下來就是編譯和測(cè)試了：

＄ gcc app＿driver2．c －o app＿driver2

＄

＄ sudo ．／app＿driver2

［sudo］ password for xxx： ＜輸入用戶密碼＞

read ret ＝ 0

write ret ＝ 0

從返回值來看，成功打開了設(shè)備，并且調(diào)用讀函數(shù)、寫函數(shù)都成功了！

繼續(xù)用dmesg命令查看一下：

卸載驅(qū)動(dòng)模塊

卸載指令：

＄ sudo rmmod driver2

此時(shí)，／proc／devices 下主設(shè)備號(hào) 244 的 driver2 已經(jīng)不存在了。

再來看一下 dmesg的打印信息：

可以看到：驅(qū)動(dòng)程序中的 driver2＿exit（ ） 被調(diào)用執(zhí)行了！

小結(jié)

以上就是利用“新的” API 函數(shù)，來編寫字符設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序。

代碼結(jié)構(gòu)還是非常清晰的，這得益于Linux良好的驅(qū)動(dòng)程序架構(gòu)設(shè)計(jì)！這也是每一名架構(gòu)師需要學(xué)習(xí)、努力模仿的地方。

文中的測(cè)試代碼，已經(jīng)放在網(wǎng)盤了。