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本节视频来给大家分享一下

字符设备驱动程序的编写

参考资料是张天飞老师的《奔跑吧Linux内核》

在Linux内核中

字符设备是由dev结构体来描述的

它位于

include/linux/cdev.h中

使用

list字段来将所有的字符设备组织成一个链表

在之前的课程中可以了解到

每一个设备由主设备号和次设备号共同确定

dev

就是字符设备的设备号

包括主设备号和次设备号

count字段是同一个主设备号

中次设备号的个数

Linux的设备驱动程序

可以由两种方式来定义

一种是全局静态变量

另一种就是使用内核提供的API

这里采用第二种方式来实现一个简单的虚拟设备的驱动

并且实现它的读写功能 我们来看代码

首先看内核态代码

看内核模块初始化函数

执行alloc_chrdev_region()函数

进入源代码

位于fs文件夹下chardev.c中

之后会执行

_register_chrdev_region()函数

第一个参数为0

进入 可以看到0的意思实际上是

自动分配主设备号

之后使用cdev_alloc()函数来分配空间

在这里定义的是

struct cdev *类型

这一个函数就是分配空间

接下来会执行cdev_init()

并执行fops的赋值操作

进入源代码 首先是cdev_alloc()函数

它会分配空间并返回一个cdev

结构体的指针

接下来是cdev_init()函数

也是初始化cdev

但是多了一步是赋值fops

这里使用的是memset()函数

也就是如果定义的是

struct cdev结构体

而不是指针类型 只需要执行cdev_init()就可以了

接下来执行cdev_add()

把这个设备添加到系统中

在实现的方法中 我们在

open操作中打印主次设备号

这是linux内核提供读设备的

主设备号和次设备号的方法

func__宏

宏获取当前的函数名

在read和write方法中 仅打印函数名

看一下MAJOR和MINOR两个方法在内核中的定义

它位于include/linux目录下K

dev_t.h文件中

可以看到次设备号的位数是20

在这里读取它的主设备号

在这里读取次设备号

这个MKDEV是生成设备号的

在给设备的操作中

是定义在这里的

实现open read和write

注意它是struct file_operations

和在文件系统中使用的是相同的结构体

接下来编译内核模块

使用dmesg查看内核消息

在这里看到已经成功地注册了字符设备

这是设备名

主设备号是243 次设备号是0

另外生成的设备需要在/dev目录下生成对应的节点

这里需要手动生成 使用mknod命令

c代表字符设备

主设备号是243 次设备号是0

之后查看/dev目录的情况

在这里

接下来使用用户空间的测试程序

来测试这个字符设备驱动

在这个测试文件中定义设备的路径

只进行一个open操作

来编译用户态测试程序

执行

打印内核消息

打印出了open和read的方法

字符设备驱动也可采用misc机制来进行注册

也就是Linux将一些不符合预先确定的

字符设备划分为杂项设备

这类设备的主设备号是10

内核中使用miscdevice结构体来描述

如果使用misc机制来创建设备

就需要定义miscdevice结构体

来看一下第二个实验

来看内核模块初始化函数

首先使用内核API：misc_register()

函数来注册

可以自动创建设备节点

不需要使用mknod来手动创建设备节点

传入的参数是定义的miscdevice结构体的地址

是在这里进行定义的

设备的名称是my_demo_dev

最后一个是设备相应的操作

来看一下misc_register()的源码

在drives/char/misc.c文件中

可以看到动态分配次设备号的过程

之后生成设备号dev 也就是之前的MKDEV宏

最后添加进链表

设备操作

也是open read和write

在读写操作中

我们使用和文件系统一样的KFIFO机制

来编译内核模块

插入内核模块

查看内核消息

来查看/dev目录

可以看到生成的设备文件主设备号为10的misc

次设备号为53

来执行用户态测试代码

这是设备路径

执行一次open write

和read操作

使用gcc来编译

执行

可以看到读取了hello 是6个字节

查看内核消息

也打印出了相应的信息

在这里可以体会一下

linux中一切皆文件的概念

在写文件系统的时候 使用的read和write方法

在设备文件中也可以使用

这就是给大家分享的简单的字符设备驱动程序

谢谢大家