作  者：道哥，10＋年嵌入式開發(fā)老兵，專注于：C／C＋＋、嵌入式、Linux。

目錄

API 函數(shù)

編寫驅(qū)動程序

編寫應用程序

卸載驅(qū)動模塊

小結

別人的經(jīng)驗，我們的階梯！

大家好，我是道哥，今天我們繼續(xù)討論： Linux 中字符設備的驅(qū)動程序。

在上一篇文章中Linux驅(qū)動實踐：你知道【字符設備驅(qū)動程序】的兩種寫法嗎？我們說過：字符設備的驅(qū)動程序，有兩套不同的API函數(shù)，并且在文中詳細演示了利用舊的API函數(shù)來編寫驅(qū)動程序。

這篇文章，我們繼續(xù)這個話題，實際演示一下：字符設備驅(qū)動程序的另一套API函數(shù)的使用方法。

API 函數(shù)

這里主要關注下面這 3 個函數(shù)：

／／ 靜態(tài)注冊設備

int register＿chrdev＿region（dev＿t from， unsigned count， const char ＊name）；

／／ 動態(tài)注冊設備

int alloc＿chrdev＿region（dev＿t ＊dev， unsigned baseminor， unsigned count，const char ＊name）；

／／ 卸載設備

void unregister＿chrdev＿region（dev＿t from， unsigned count）；

關于靜態(tài)和動態(tài)注冊，主要的區(qū)別就在于：主設備號由誰來主導分配！

靜態(tài)注冊：由我們的驅(qū)動程序來指定主設備號，即參數(shù)1：from；

動態(tài)注冊：由操作系統(tǒng)來分配，驅(qū)動程序提供一個變量來接收該設備號，即參數(shù)1： dev 指針；

另外，在Linux 2．6后期的內(nèi)核版本中，引入了 cdev 結構來描述一個字符設備，它的結構體成員是：

與這個結構體相關的處理函數(shù)有：

void cdev＿init（struct cdev ＊，struct file＿operations ＊）；

初始化 cdev 的成員，主要是設置 file＿operations。

strcut cdev ＊cdev＿alloc（void）；

動態(tài)申請 cdev 內(nèi)存。

void cdev＿put（strcut cdev ＊p）；

與 count 計數(shù)相關的操作。

int cdev＿add（struct cdev ＊，dev＿t ，unsigned ）；

向系統(tǒng)中添加一個 cdev，注冊字符設備，需要在驅(qū)動被加載的時候調(diào)用。

void cdev＿del（struct cdev ＊）；

從系統(tǒng)中刪除一個 cdev，注銷字符設備，需要在驅(qū)動被卸載的時候調(diào)用。

后面在代碼演示的時候，可以看到cdev結構是如何被使用的。

編寫驅(qū)動

按照慣例，我們?nèi)匀话凑詹襟E，來討論如何利用上述的APIs，來手寫一個字符設備的驅(qū)動程序。

以下所有操作的工作目錄，都是與上一篇文章相同的，即：～／tmp／linux－4．15／drivers／。

創(chuàng)建驅(qū)動目錄和驅(qū)動程序

＄ cd linux－4．15／drivers／

＄ mkdir my＿driver2

＄ cd my＿driver2

＄ touch driver2．c

driver2．c 文件的內(nèi)容如下（不需要手敲，文末有代碼下載鏈接）：

這里看一下加載驅(qū)動模塊時調(diào)用的 driver2＿init（ ） 函數(shù)，其中的 cdev＿init 用來把cdev結構體與 file＿operations 發(fā)生關聯(lián)。

在調(diào)用 alloc＿chrdev＿region（ ） 時，操作系統(tǒng)分配了主設備號，并且保存在 dev＿no 變量中，然后 cdev＿add（） 再把設備號與cdev結構體進行關聯(lián)。

創(chuàng)建 Makefile 文件

＄ touch Makefile

內(nèi)容如下：

編譯驅(qū)動模塊＄ make

得到驅(qū)動程序： driver2．ko 。

加載驅(qū)動模塊

在加載驅(qū)動模塊之前，先來檢查一下系統(tǒng)中，幾個與驅(qū)動設備相關的地方。

先看一下 ／dev 目錄下，目前還沒有我們的設備節(jié)點（ ／dev／driver2 ）。

＄ ll ／dev／driver2

ls： cannot access ＇／dev／driver2＇： No such file or directory

再來查看一下 ／proc／devices 目錄下，也沒有 driver2 設備的設備號。

＄ cat ／proc／devices

／proc／devices 文件： 列出字符和塊設備的主設備號，以及分配到這些設備號的設備名稱。

為了方便查看打印信息，把dmesg輸出信息清理一下：

＄ sudo dmesg －c

執(zhí)行如下指令，加載驅(qū)動模塊：

＄ sudo insmod driver2．ko

當驅(qū)動程序被加載的時候，通過 module＿init（ ） 注冊的函數(shù) driver2＿init（） 將會被執(zhí)行，那么其中的打印信息就會輸出。

還是通過 dmesg 指令來查看驅(qū)動模塊的打印信息：

＄ dmesg

此時，驅(qū)動模塊已經(jīng)被加載了！

來查看一下 ／proc／devices 目錄下顯示的設備號：

＄ cat ／proc／devices

設備已經(jīng)注冊了，主設備號是： 244 。

但是，此時在／dev目錄下，還沒有我們需要的設備節(jié)點。

在上一篇文章中介紹過，還可以利用 Linux 用戶態(tài)的 udev 服務來自動創(chuàng)建設備節(jié)點。

現(xiàn)在，我們手動創(chuàng)建設備節(jié)點：

＄ sudo mknod －m 660 ／dev／driver2 c 244 0

主設備號 244 是從 ／proc／devices 查到的。

檢查一下是否創(chuàng)建成功：

＄ ll ／dev／driver2

現(xiàn)在，設備的驅(qū)動程序已經(jīng)加載了，設備節(jié)點也被創(chuàng)建好了，應用程序就可以來操作（讀、寫）這個設備了。

應用程序

應用程序仍然放在 ～／tmp／App／ 目錄下。

＄ mkdir ～／tmp／App／app＿driver2

＄ cd ～／tmp／App／app＿driver2

＄ touch app＿driver2．c

文件內(nèi)容如下：

接下來就是編譯和測試了：

＄ gcc app＿driver2．c －o app＿driver2

＄

＄ sudo ．／app＿driver2

［sudo］ password for xxx： ＜輸入用戶密碼＞

read ret ＝ 0

write ret ＝ 0

從返回值來看，成功打開了設備，并且調(diào)用讀函數(shù)、寫函數(shù)都成功了！

繼續(xù)用dmesg命令查看一下：

卸載驅(qū)動模塊

卸載指令：

＄ sudo rmmod driver2

此時，／proc／devices 下主設備號 244 的 driver2 已經(jīng)不存在了。

再來看一下 dmesg的打印信息：

可以看到：驅(qū)動程序中的 driver2＿exit（ ） 被調(diào)用執(zhí)行了！

小結

以上就是利用“新的” API 函數(shù)，來編寫字符設備的驅(qū)動程序。

代碼結構還是非常清晰的，這得益于Linux良好的驅(qū)動程序架構設計！這也是每一名架構師需要學習、努力模仿的地方。

文中的測試代碼，已經(jīng)放在網(wǎng)盤了。