从零开始写linux字符设备驱动程序(一)(基于友善之臂tiny4412开发板)

2022-03-06 01:25:44

从这篇博文开始，我将开始手把手教会大家写linux设备驱动程序

这是开篇，如何来写第一个字符设备驱动程序。

首先，写一个最简单的字符设备驱动程序需要什么？或者说我们需要了解什么？

1、每一个字符设备至少需要有一个设备号

2、设备号 = 主设备号 + 次设备号

3、同一类设备的主设备号一般是相同的，但不是绝对的。

那么，写一个简单的字符设备驱动程序，我们需要内核里的这几个头文件，因为我们需要调用一个基本的宏和一些基本的函数来给我们使用。

#include <linux/cdev.h>
#include <linux/kdev_t.h>
#include <linux/fs.h>

打开linux内核源代码，进入include/linux/，找到cdev.h，打开，我们会看到这个结构体:

struct cdev {
	//设备模型相关的
	struct kobject kobj;
	//所属于哪个模块--->THIS MODULE
	struct module *owner;
	//利用file_operations跟用户态进行操作--->有open , read , write 等方法
	const struct file_operations *ops;
	//链表,将设备插入到一条链表里去
	struct list_head list;
	//通过设备号匹配对应的驱动
	dev_t dev;
	//要注册字符设备的个数
	unsigned int count;
};

还会看到以下的函数:

void cdev_init(struct cdev *, const struct file_operations *);
struct cdev *cdev_alloc(void);
void cdev_put(struct cdev *p);
int cdev_add(struct cdev *, dev_t, unsigned);
void cdev_del(struct cdev *);
void cd_forget(struct inode *);

这里我们需要的就是以上的这个结构体，还有cdev_init,cdev_add,cdev_del这三个函数，其余的暂时用不着。本节暂时不会用到以上的函数，下节将会使用。

然后看到#include <linux/kdev_t.h>这个头文件，这里面有我们需要的东西:

#define MINORBITS	20
#define MINORMASK	((1U << MINORBITS) - 1)
//从设备号中取出主设备号
#define MAJOR(dev)	((unsigned int) ((dev) >> MINORBITS))
//从设备号中取出次设备号
#define MINOR(dev)	((unsigned int) ((dev) & MINORMASK))
//创建一个设备号
#define MKDEV(ma,mi)	(((ma) << MINORBITS) | (mi))

我们在接下来写的这个字符设备就需要创建一个设备号，所以我们需要MKDEV这个宏，第一个参数表示主设备号，第二个参数表示次设备号。

我们知道如何去创建一个设备号，那么创建了设备号，还没有对这个设备进行注册，这时候就需要#include <linux/fs.h>这个头文件里的一个函数:

extern int register_chrdev_region(dev_t, unsigned, const char *);

既然有注册，当然就有释放，所以还需要:

extern void unregister_chrdev_region(dev_t, unsigned);

好了，有了这些基本知识，可以开始我们的第一个字符设备驱动程序的编写。

编写这个简单的字符设备需要以下步骤:

1、创建设备号

2、注册设备号

3、如何驱动模块退出的时候，我们需要注销设备的操作。

好了，开始写代码:

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/kdev_t.h>
#include <linux/fs.h>
//定义一个结构体变量，用来表示设备号--->cdev.h--->dev_t
dev_t dev_no ;
static int __init  cdev_test_init(void)
{
	int ret ;
	printk("HELLO KERNEL FOR CDEV!\n");
	//1、创建设备号-->第一个是主设备号，第二个是次设备号
	//主设备号可以通过cat /proc/devices查看，如果设备号已经被占用，则需要使用没有使用过的设备号
	dev_no  = MKDEV(222,2);
	//2、注册设备号
	//count表示要分配多少个设备号
	ret = register_chrdev_region(dev_no,1,"my_dev");
	if(ret < 0){
		//如果注册失败，跳转到对应的位置。
		goto register_error ;
	}
	return 0 ;
	register_error:	
	return ret ;
}
static int __exit cdev_test_exit(void)
{
	//注销驱动-->后面写1表示从dev_no开始连续一个设备
	unregister_chrdev_region(dev_no,1);
	return 0 ;
}

module_init(cdev_test_init);
module_exit(cdev_test_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

再和以前一样，写一个Kconfig和Makefile

Kconfig

menu "4412_CDEV_DRV"
     config CDEV_TEST
          bool "cdev_test"
          default n
  	  help
	  if you select , you can use it

endmenu

Makefile

obj-y += cdev_test.o

再到上层的driver目录下Kconfig和Makefile中添加相应的语句，跟以往一样这里是在driver目录下创建了一个4char_dev的目录。
接下来在内核根目录下make menuconfig配置相应的驱动:

将编译生成的zImage下载至开发板，打开串口调试，会看到以下log，说明驱动已经开始运行了：

接下来通过adb shell进入安卓系统的根目录下:

cat /proc/devices

码农公寓

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