linux字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序編寫基本流程

1、Linux字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序編寫基本流程Linuxdevicedriver的概念系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)內(nèi)核和應(yīng)用程序之間的接口，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是操作系統(tǒng)內(nèi)核和機(jī)器硬件之間的接口。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序?yàn)閼?yīng)用程序屏蔽了硬件的細(xì)節(jié)，這樣在應(yīng)用程序看來，硬件設(shè)備只是一個(gè)設(shè)備文件，應(yīng)用程序可以象操作普通文件一樣對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行操作。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是內(nèi)核的一部分，它完成以下的功能:1、對(duì)設(shè)備初始化和釋放；2、把數(shù)據(jù)從內(nèi)核傳送到硬件和從硬件讀取數(shù)據(jù)；3、讀取應(yīng)用程序傳送

2、給設(shè)備文件的數(shù)據(jù)和回送應(yīng)用程序請(qǐng)求的數(shù)據(jù)；4、檢測(cè)和處理設(shè)備出現(xiàn)的錯(cuò)誤。在Linux操作系統(tǒng)下有三類主要的設(shè)備文件類型，一是字符設(shè)備，二是塊設(shè)備，三是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。字符設(shè)備和塊設(shè)備的主要區(qū)別是:在對(duì)字符設(shè)備發(fā)出讀寫請(qǐng)求時(shí)，實(shí)際的硬件IO一般就緊接著發(fā)生了，塊設(shè)備則不然，它利用一塊系統(tǒng)內(nèi)存作緩沖區(qū)，當(dāng)用戶進(jìn)程對(duì)設(shè)備請(qǐng)求能滿足用戶的要求，就返回請(qǐng)求的數(shù)據(jù)，如果不能，就調(diào)用請(qǐng)求函數(shù)來進(jìn)行實(shí)際的IO操作。塊設(shè)備是主要針對(duì)磁盤等慢速設(shè)備設(shè)計(jì)的，以免耗

3、費(fèi)過多的CPU時(shí)間來等待。已經(jīng)提到，用戶進(jìn)程是通過設(shè)備文件來與實(shí)際的硬件打交道。每個(gè)設(shè)備文件都都有其文件屬性(cb)，表示是字符設(shè)備還是塊設(shè)備另外每個(gè)文件都有兩個(gè)設(shè)備號(hào)，第一個(gè)是主設(shè)備號(hào)，標(biāo)識(shí)驅(qū)動(dòng)程序，第二個(gè)是從設(shè)備號(hào)，標(biāo)識(shí)使用同一個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的不同的硬件設(shè)備，比如有兩個(gè)軟盤，就可以用從設(shè)備號(hào)來區(qū)分他們。設(shè)備文件的的主設(shè)備號(hào)必須與設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序在登記時(shí)申請(qǐng)的主設(shè)備號(hào)一致，否則用戶進(jìn)程將無法訪問到驅(qū)動(dòng)程序。1.Linux驅(qū)動(dòng)程序編寫基本流

4、程：1.首先是一些版本信息，沒什么用，但是不能少#define__NO_VERSION__#include#includekernel_version[]=UTS_RELEASE2.為了把系統(tǒng)調(diào)用和驅(qū)動(dòng)程序關(guān)聯(lián)起來，需要一個(gè)非常關(guān)鍵的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：structfile_operations。file_operations結(jié)構(gòu)的每一個(gè)成員的名字都對(duì)應(yīng)著一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用。用戶進(jìn)程利用系統(tǒng)調(diào)用在對(duì)設(shè)備文件進(jìn)行諸如readwrite操作時(shí)，系統(tǒng)調(diào)用通過

5、設(shè)備文件的主設(shè)備號(hào)找到相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，然后讀取這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相應(yīng)的函數(shù)指針，接著把控制權(quán)交給該函數(shù)。這是linux的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序工作的基本原理。編寫設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的主要工作就是編寫子函數(shù)，并填充file_operations的各個(gè)域3.簡(jiǎn)單驅(qū)動(dòng)程序的編寫（test.c）：a.包含一些基本的頭文件。b.編寫一些功能函數(shù)，比如read()，write()等。這些函數(shù)被調(diào)用時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入和心態(tài)。b.編寫一些功能函數(shù)，比如read()，write(

6、)等。這些函數(shù)被調(diào)用時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入和心態(tài)。c.定義structfile_operations結(jié)構(gòu)的對(duì)象，填充結(jié)構(gòu)體。結(jié)構(gòu)體中功能的順序不能改變，若一些功能沒有實(shí)現(xiàn)就用NULL填充，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的功能如read()、write()分別添加到對(duì)應(yīng)的位置。這步實(shí)現(xiàn)的是函數(shù)的注冊(cè)。到這里驅(qū)動(dòng)程序的主體可以說是寫好了。現(xiàn)在需要把驅(qū)動(dòng)程序嵌入內(nèi)核。d.注冊(cè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，使用register_chrdev注冊(cè)字符型設(shè)備。函數(shù)原型為：intregister_c

7、hrdev(0“test_name”到這里test.c基本就編寫完成了。一個(gè)簡(jiǎn)單的字符設(shè)備可以說寫好了。4.編譯$gccO2DMODULED__KERNEL__ctest.otest.c得到文件test.o就是一個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。如果設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序有多個(gè)文件，把每個(gè)文件按上面的命令行編譯，然后ldrfile1.ofile2.oomodulename驅(qū)動(dòng)程序已經(jīng)編譯好了，現(xiàn)在把它安裝到系統(tǒng)中去。$insmodftest.o安裝成功在procd

8、evices文件中就可以看到設(shè)備test，并可以看到主設(shè)備號(hào)。要卸載運(yùn)行：$rmmodtest5.創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)mkmoddevtestcmajminc是指字符設(shè)備，maj是主設(shè)備號(hào)，min是從設(shè)備號(hào)，一般可以設(shè)置為0以上就是Linux驅(qū)動(dòng)編寫的基本過程了，可能有遺漏的地方，這個(gè)我只是按我理解的整理的。具體問題還要在實(shí)踐中再進(jìn)行研究。二、實(shí)例剖析我們來寫一個(gè)最簡(jiǎn)單的字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。雖然它什么也不做，但是通過它可以了解Linux的設(shè)備驅(qū)動(dòng)

9、程序的工作原理。把下面的C代碼輸入機(jī)器，你就會(huì)獲得一個(gè)真正的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。由于用戶進(jìn)程是通過設(shè)備文件同硬件打交道，對(duì)設(shè)備文件的操作方式不外乎就是一些系統(tǒng)調(diào)用，如open，read，write，close…，注意，不是fopen，fread，但是如何把系統(tǒng)調(diào)用和驅(qū)動(dòng)程序關(guān)聯(lián)起來呢這需要了解一個(gè)非常關(guān)鍵的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：structfile_operationsint(seek)(structinode，structfile，off_t，int)