Linux 字符驱动开发心得(2)

应用程序在使用驱动的时候常常需要open,write,read,close这几种操作,也就对应了file_operations结构中的open,write,read,release这几个函数指针。下面我们开始实现我们自己的函数体。注意:我们自己实现的函数必须满足接口函数所定义的形式。

static int main_open(struct inode* inode,struct file* filp)
{
    return 0;
}

这个教程里面的程序,我们就让驱动只能往里面写一个字符为例,读取也是只能读取一个字符。

我们定义一个静态的字符类型的变量来当作我们的存储空间,通过copy_from_user来将用户空间的数据拷贝到我们驱动  所在的内核空间。原型是: 

static inline long copy_from_user(void *to, const void __user * from, unsigned long n)

类似地,我们使用copy_to_user来完成内核空间到用户空间的数据拷贝。

static inline long copy_to_user(void __user *to,const void *from, unsigned long n)

static char main_buffer;
static ssize_t main_write(struct file* filp,const char __user* buffer,size_t length,loff_t * l)
{
    if(length!=1)  return -1;
    copy_from_user(&main_buffer,buffer,length);
    return 1;
}

下面是读的实现

static ssize_t main_read(struct file* filp,char __user * buffer,size_t length,loff_t*l)
{
    if(length!=1) return -1;
    copy_to_user(buffer,&main_buffer,length);
    return 1;
}

再稍稍实现一下close

static int main_close(struct inode* inode,struct file* filp)
{
    return 0;

我们所需要的内容都已经填写完毕,我们在驱动初始化的时候调用cdev_add驱动注册到系统就行了,不过在注册之前我们要申请设备号。

static dev_t dev;
static int __init main_init(void)

首先我们使用动态申请的方式申请设备号

int result=alloc_chrdev_region(&dev,0,1,MODULE_NAME);

dev就是我们申请的设备号,其中dev_t其实就是一个无符号的long型,通过调用alloc_chrdev_region(dev_t *, unsigned, unsigned, const char *) 将申请到的设备号写入到dev中,第二个参数是子设备号从几开始,第三个参数是申请几个设备号,因为申请多个设备号是连续的,所以我们只需要知道第一个就行了。第四个参数代表我们驱动的名称。

返回值如果小于0则表示我们申请失败,通过printk打印错误信息。我测试的在动态加载的时候printk都不能打印其信息,如果在Ubuntu下可以查看/var/log/kern.log,如果是CentOS下可以查看/var/log/mssages来查看printk打印的信息,一般查看后10条就能足够了。

if(result<0)
    {
        printk(KERN_ALERT"device load error");
        return -1;
    }
 

然后我们再构造一下我们的接口结构体

ops.owner=THIS_MODULE;
    ops.open=main_open;
    ops.release=main_close;
    ops.write=main_write;
    ops.read=main_read;

构造完之后,我们就只剩下我们最重要的一步了,就是向系统注册我们的驱动。

不过,先别急,我们注册前得先把我们的抽象驱动mydev给构造了,mydev的定义在最上面。

cdev_init(&mydev,&ops);
mydev.owner=THIS_MODULE;

这样,我们就使用了我们的ops构造了我们的抽象驱动,当我们把这个驱动添加到我们的内核里面的时候,假如内核想对这个驱动进行写的操作,就会从mydev->ops->main_write这样找到我们自己实现的写函数了。

接下来就注册我们的驱动。

cdev_add(&mydev,dev,1);
        printk(KERN_ALERT"device load success\n");
        return 0;
}

至此,我们的驱动就算完成了,不过有一点,就是我们的驱动有了初始化函数了就一定还有一个清理的函数了,该函数主要在我们卸载驱动的时候会调用,module_init及module_exit主要用于声明这个驱动的入口与出口,是必须要做的一步。

static void __exit main_exit(void)
{
        unregister_chrdev_region(dev,1);
    cdev_del(&mydev);
}
module_init(main_init);
module_exit(main_exit);
 


我的Makefile是下面这样

ifeq ($(KERNELRELEASE),)
KERNELDIR?=/lib/modules/$(shell uname -r)/build
PWD :=$(shell pwd)
modules:
    $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules -Wall
modules_install:
    $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules_install -Wall
clean:
    rm -rf *.0 *~ core .depend .*.cmd
    sudo rmmod main
    sudo rm /dev/main
install:
    sudo insmod main.ko
    sudo mknod /dev/main c 250 0
message:
    tail -n 5 /var/log/kern.log
.PHONY: modules modules_install clean
else
    obj-m :=main.o
endif

因为我的机器是使用ubuntu,所以在message标签下是tail -n 5 /var/log/kern.log 如果的/var/log目录下没有kern.log,那么就替换成/var/log/messages

编译

$make

因为这个Makefile的install 都是针对我自己电脑而写的,所以并不能在你电脑上保证执行make install 的正确性。还是在命令行中敲吧

sudo insmod main.ko

安装模块,然后查看/proc/devices里面main这个模块对应的设备号是多少,我的是250,所以创建设备节点时这样创建

sudo mknod /dev/main c 250 0

这样就成功把我们的驱动安装到内核里了

执行make message可以看到如下信息

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