linux设备驱动第三篇：写一个简单的字符设备驱动

• struct file_operations *f_op：就是上面刚刚介绍的文件操作的集合结构。
• mode_t f_mode：文件模式确定文件是可读的或者是可写的(或者都是), 通过位 FMODE_READ 和 FMODE_WRITE. 你可能想在你的 open 或者 ioctl 函数中检查这个成员的读写许可, 但是你不需要检查读写许可, 因为内核在调用你的方法之前检查. 当文件还没有为那种存取而打开时读或写的企图被拒绝, 驱动甚至不知道这个情况
• loff_t f_pos：当前读写位置. loff_t 在所有平台都是 64 位。驱动可以读这个值, 如果它需要知道文件中的当前位置, 但是正常地不应该改变它。
• unsigned int f_flags：这些是文件标志, 例如 O_RDONLY, O_NONBLOCK, 和 O_SYNC. 驱动应当检查 O_NONBLOCK 标志来看是否是请求非阻塞操作。
• void *private_data：open 系统调用设置这个指针为 NULL, 在为驱动调用 open 方法之前. 你可自由使用这个成员或者忽略它; 你可以使用这个成员来指向分配的数据, 但是接着你必须记住在内核销毁文件结构之前, 在 release 方法中释放那个内存. private_data 是一个有用的资源, 在系统调用间保留状态信息, 我们大部分例子模块都使用它

有 2 种方法来分配和初始化一个这些结构. 如果你想在运行时获得一个独立的 cdev 结构, 你可以为此使用这样的代码:

struct cdev *my_cdev = cdev_alloc();
my_cdev->ops = &my_fops;

void cdev_init(struct cdev *cdev, struct file_operations *fops);

int cdev_add(struct cdev *dev, dev_t num, unsigned int count)

这里, dev 是 cdev 结构, num 是这个设备响应的第一个设备号, count 是应当关联到设备的设备号的数目. 常常 count 是 1。

从系统去除一个字符设备, 调用:
void cdev_del(struct cdev *dev);
4、一个简单的字符设备
上面大致介绍了实现一个字符设备所要做的工作，下面就来一个真实的例子来总结上面介绍的内容。源码中的关键地方已经作了注释。
#include <linux/module.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <linux/timer.h>
#include <asm/atomic.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/device.h>

#define CDEVDEMO_MAJOR 255  /*预设cdevdemo的主设备号*/

static int cdevdemo_major = CDEVDEMO_MAJOR;

/*设备结构体,此结构体可以封装设备相关的一些信息等
  信号量等也可以封装在此结构中，后续的设备模块一般都
  应该封装一个这样的结构体，但此结构体中必须包含某些
  成员，对于字符设备来说，我们必须包含struct cdev cdev*/
struct cdevdemo_dev	
{
	struct cdev cdev;
};

struct cdevdemo_dev *cdevdemo_devp;	/*设备结构体指针*/

/*文件打开函数，上层对此设备调用open时会执行*/
int cdevdemo_open(struct inode *inode, struct file *filp)	
{
	printk(KERN_NOTICE "======== cdevdemo_open ");
	return 0;
}

/*文件释放，上层对此设备调用close时会执行*/
int cdevdemo_release(struct inode *inode, struct file *filp)	
{
	printk(KERN_NOTICE "======== cdevdemo_release ");	
	return 0;
}

/*文件的读操作，上层对此设备调用read时会执行*/
static ssize_t cdevdemo_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos)
{
	printk(KERN_NOTICE "======== cdevdemo_read ");	
}

/* 文件操作结构体，文中已经讲过这个结构*/
static const struct file_operations cdevdemo_fops =
{
	.owner = THIS_MODULE,
	.open = cdevdemo_open,
	.release = cdevdemo_release,
	.read = cdevdemo_read,
};

/*初始化并注册cdev*/
static void cdevdemo_setup_cdev(struct cdevdemo_dev *dev, int index)
{
	printk(KERN_NOTICE "======== cdevdemo_setup_cdev 1");	
	int err, devno = MKDEV(cdevdemo_major, index);
	printk(KERN_NOTICE "======== cdevdemo_setup_cdev 2");

	/*初始化一个字符设备，设备所支持的操作在cdevdemo_fops中*/	
	cdev_init(&dev->cdev, &cdevdemo_fops);
	printk(KERN_NOTICE "======== cdevdemo_setup_cdev 3");	
	dev->cdev.owner = THIS_MODULE;
	dev->cdev.ops = &cdevdemo_fops;
	printk(KERN_NOTICE "======== cdevdemo_setup_cdev 4");	
	err = cdev_add(&dev->cdev, devno, 1);
	printk(KERN_NOTICE "======== cdevdemo_setup_cdev 5");
	if(err)
	{
		printk(KERN_NOTICE "Error %d add cdevdemo %d", err, index);	
	}
}

int cdevdemo_init(void)
{
	printk(KERN_NOTICE "======== cdevdemo_init ");	
	int ret;
	dev_t devno = MKDEV(cdevdemo_major, 0);

	struct class *cdevdemo_class;
	/*申请设备号，如果申请失败采用动态申请方式*/
	if(cdevdemo_major)
	{
		printk(KERN_NOTICE "======== cdevdemo_init 1");
		ret = register_chrdev_region(devno, 1, "cdevdemo");
	}else
	{
		printk(KERN_NOTICE "======== cdevdemo_init 2");
		ret = alloc_chrdev_region(&devno,0,1,"cdevdemo");
		cdevdemo_major = MAJOR(devno);
	}
	if(ret < 0)
	{
		printk(KERN_NOTICE "======== cdevdemo_init 3");
		return ret;
	}
	/*动态申请设备结构体内存*/
	cdevdemo_devp = kmalloc(sizeof(struct cdevdemo_dev), GFP_KERNEL);
	if(!cdevdemo_devp)	/*申请失败*/
	{
		ret = -ENOMEM;
		printk(KERN_NOTICE "Error add cdevdemo");	
		goto fail_malloc;
	}

	memset(cdevdemo_devp,0,sizeof(struct cdevdemo_dev));
	printk(KERN_NOTICE "======== cdevdemo_init 3");
	cdevdemo_setup_cdev(cdevdemo_devp, 0);

	/*下面两行是创建了一个总线类型，会在/sys/class下生成cdevdemo目录
	  这里的还有一个主要作用是执行device_create后会在/dev/下自动生成
	  cdevdemo设备节点。而如果不调用此函数，如果想通过设备节点访问设备
	  需要手动mknod来创建设备节点后再访问。*/
	cdevdemo_class = class_create(THIS_MODULE, "cdevdemo");
	device_create(cdevdemo_class, NULL, MKDEV(cdevdemo_major, 0), NULL, "cdevdemo");

	printk(KERN_NOTICE "======== cdevdemo_init 4");
	return 0;

	fail_malloc:
		unregister_chrdev_region(devno,1);
}

void cdevdemo_exit(void)	/*模块卸载*/
{
	printk(KERN_NOTICE "End cdevdemo");	
	cdev_del(&cdevdemo_devp->cdev);	/*注销cdev*/
	kfree(cdevdemo_devp);		/*释放设备结构体内存*/
	unregister_chrdev_region(MKDEV(cdevdemo_major,0),1);	//释放设备号
}

MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
module_param(cdevdemo_major, int, S_IRUGO);
module_init(cdevdemo_init);
module_exit(cdevdemo_exit);
Makefile文件如下：
ifneq ($(KERNELRELEASE),)
obj-m := cdevdemo.o
else
KERNELDIR ?= /lib/modules/$(shell uname -r)/build
PWD := $(shell pwd)
default:
	$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
endif

clean:
	rm -rf *.o *~ core .depend .*.cmd *.ko *.mod.c .tmp_versions modules.order  Module.symvers
温馨提示：测试环境为Linux ubuntu 3.16.0-33-generic。
5、总结
本篇主要介绍了简单字符设备的编写与实现以及其中的关键点。下一篇会主要讲解下驱动的一些常用的调试技巧。