嵌入式內核及驅動開發之學習筆記（二） 實現應用控制驅動

Linux系統根據驅動程序實現的模型框架將設備驅動分成字符設備驅動、塊設備驅動、網絡設備驅動三大類。這里簡單理解一下概念

字符設備：設備按字節流處理數據，通常用的串口設備、鍵盤設備都是這種。

塊設備：設備按塊單位對數據處理，通常是存儲設備。

網絡設備：顧名思義，建立在socket接口上的設備。

字符設備驅動框架

作為字符設備驅動要素：

1，必須有一個設備號，用在眾多到設備驅動中進行區分

2，用戶必須知道設備驅動對應到設備節點(設備文件)

3，對設備操作其實就是對文件操作，應用空間操作open，read，write的時候，實際在驅動代碼有對應到open， read，write

linux把所有到設備都看成文件，用戶對字符設備進行操作實際上就是對驅動進行操作，實際上就是操作對應的設備文件！

而設備號是內核層區別設備的一個標識，我們通過驅動代碼程序實現下面 應用程序到設備驅動的控制過程。

應用層程序 -->? 設備結點? -->? 設備號? -->? 設備驅動? -->? 硬件

實現一簡易的框架。首先是驅動程序的實現

當用戶裝載完驅動模塊，程序會執行 chr_drv_init 這個回調函數，向系統申請一個主設備號（表示程序為哪一類設備服務），創建設備結點（產生/dev/chr2，linux系統能識別這個設備文件）；當用戶卸載驅動模塊后，程序執行 chr_drv_exit 這個回調函數，將之前申請的設備結點和設備號回收。

結構體類型 file_operations 定義了很多對應用層的接口，這些成員變量都是函數指針。我們將這些指針指向自己定義的函數入口。再去實現我們的函數功能。

//chr_drv.c

#include

#include

#include

#include

static unsigned int dev_major = 250;

static struct class *devcls;

static struct device *dev;

ssize_t chr_drv_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t count, loff_t *fpos);

ssize_t chr_drv_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *fpos);

int chr_drv_open(struct inode *inode, struct file *filp);

int chr_drv_close(struct inode *inode, struct file *filp);

const struct file_operations my_fops = {

.open = chr_drv_open,

.read = chr_drv_read,

.write = chr_drv_write,

.release = chr_drv_close,

};

static int __init chr_drv_init(void)

{

printk("-------%s-------------\n", __FUNCTION__);

//向系統申請設備號

int ret;

ret = register_chrdev(dev_major, "chr_dev_test", &my_fops);

if(ret == 0){

printk("register ok\n");

}else{

printk("register failed\n");

return -EINVAL;

}

//創建設備結點

devcls = class_create(THIS_MODULE, "chr_cls");

dev = device_create(devcls, NULL, MKDEV(dev_major, 0), NULL, "chr2");

return 0;

}

static void __exit chr_drv_exit(void)

{

printk("-------%s-------------\n", __FUNCTION__);

//銷毀這個設備結點

device_destroy(devcls, MKDEV(dev_major, 0));

class_destroy(devcls);

//釋放這個設備號

unregister_chrdev(dev_major, "chr_dev_test");

}

module_init(chr_drv_init);

module_exit(chr_drv_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

// read(fd, buf, size);

ssize_t chr_drv_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t count, loff_t *fpos)

{

printk("-------%s-------\n", __FUNCTION__);

return 0;

}

ssize_t chr_drv_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *fpos)

{

printk("-------%s-------\n", __FUNCTION__);

return 0;

}

int chr_drv_open(struct inode *inode, struct file *filp)

{

printk("-------%s-------\n", __FUNCTION__);

return 0;

}

int chr_drv_close(struct inode *inode, struct file *filp)

{

printk("-------%s-------\n", __FUNCTION__);

return 0;

}

應用程序用來測試驅動程序的這些接口函數，實現對驅動的控制。

這里open函數定位到驅動程序的chr_drv_open函數，read函數定位到驅動程序的chr_drv_read函數（參考驅動程序中my_fops結構體的初始化）。就像文件IO函數那樣使用，只不過我們驅動程序里對應的函數沒有具體的實現，能看到一些打印信息。

//chr_test.c

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

int main(int argc, char *argv[])

{

int fd;

int value = 0;

//打開設備結點

fd = open("/dev/chr2", O_RDWR);

if(fd < 0)

{

perror("open");

exit(1);

}

//讀操作

read(fd, &value, 4);

while(1)

{

//寫操作

value = 0;

write(fd, &value, 4);

sleep(1);

//寫操作

value = 1;

write(fd, &value, 4);

sleep(1);

}

close(fd);

return 0;

}

Makefile文件負責整個工程的編譯與管理

相比于之前，要多編譯了chr_test.c這個文件,APP_NAME 指定目標文件名，CROSS_COMPILE 指定交叉編譯工具鏈。下面還要修改添加一下編譯規則

ROOTFS_DIR = /nfs/rootfs

APP_NAME = chr_test

CROSS_COMPILE = /home/linux/soft/gcc-4.6.4/bin/arm-none-linux-gnueabi-

CC = $(CROSS_COMPILE)gcc

ifeq ($(KERNELRELEASE), )

KERNEL_DIR = /mnt/hgfs/sharefolder/kernel/linux-3.14-fs4412

CUR_DIR = $(shell pwd)

all :

make -C $(KERNEL_DIR) M=$(CUR_DIR) modules

$(CC) $(APP_NAME).c -o $(APP_NAME)

clean :

make -C $(KERNEL_DIR) M=$(CUR_DIR) clean

install:

cp -raf *.ko $(APP_NAME) $(ROOTFS_DIR)/drv_module

else

obj-m += chr_drv.o

endif

查看實驗結果

編譯并移動文件到nfs根目錄

root@linux:/mnt/hgfs/sharefolder/kernel/linux-3.14-fs4412/drivers/mydrivers/chr_drv# make

root@linux:/mnt/hgfs/sharefolder/kernel/linux-3.14-fs4412/drivers/mydrivers/chr_drv# make install

開發板加載模塊，執行應用程序

[root@farsight drv_module]# ls

chr_drv.ko ? chr_test ? ? chr_test.ko ?hello.ko ? ? math.ko

[root@farsight drv_module]# insmod chr_drv.ko

[ 3036.170000] -------chr_drv_init-------------

[ 3036.175000] register ok

[root@farsight drv_module]# ./chr_test

[ 3041.255000] -------chr_drv_open-------

[ 3041.255000] -------chr_drv_read-------

[ 3041.260000] -------chr_drv_write-------

[ 3042.265000] -------chr_drv_write-------

[ 3043.265000] -------chr_drv_write-------

嵌入式

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