从零开始写linux字符设备驱动程序(一)(基于友善之臂tiny4412开发板)

从这篇博文开始，我将开始手把手教会大家写Linux设备驱动程序

这是开篇，如何来写第一个字符设备驱动程序。

首先，写一个最简单的字符设备驱动程序需要什么？或者说我们需要了解什么？

1、每一个字符设备至少需要有一个设备号

2、设备号 = 主设备号 + 次设备号

3、同一类设备的主设备号一般是相同的，但不是绝对的。

那么，写一个简单的字符设备驱动程序，我们需要内核里的这几个头文件，因为我们需要调用一个基本的宏和一些基本的函数来给我们使用。

#include <linux/cdev.h>
#include <linux/kdev_t.h>
#include <linux/fs.h>

打开linux内核源代码，进入include/linux/，找到cdev.h，打开，我们会看到这个结构体:

struct cdev {

//设备模型相关的

struct kobject kobj;

//所属于哪个模块--->THIS MODULE

struct module *owner;

//利用file_operations跟用户态进行操作--->有open , read , write 等方法

const struct file_operations *ops;

//链表,将设备插入到一条链表里去

struct list_head list;

//通过设备号匹配对应的驱动

dev_t dev;

//要注册字符设备的个数

unsigned int count;

};

还会看到以下的函数:

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

struct cdev *cdev_alloc(void);

void cdev_put(struct cdev *p);

int cdev_add(struct cdev *, dev_t, unsigned);

void cdev_del(struct cdev *);

void cd_forget(struct inode *);

这里我们需要的就是以上的这个结构体，还有cdev_init,cdev_add,cdev_del这三个函数，其余的暂时用不着。本节暂时不会用到以上的函数，下节将会使用。

然后看到#include <linux/kdev_t.h>这个头文件，这里面有我们需要的东西:

#define MINORBITS 20

#define MINORMASK ((1U << MINORBITS) - 1)

//从设备号中取出主设备号

#define MAJOR(dev) ((unsigned int) ((dev) >> MINORBITS))

//从设备号中取出次设备号

#define MINOR(dev) ((unsigned int) ((dev) & MINORMASK))

//创建一个设备号

#define MKDEV(ma,mi) (((ma) << MINORBITS) | (mi))

我们在接下来写的这个字符设备就需要创建一个设备号，所以我们需要MKDEV这个宏，第一个参数表示主设备号，第二个参数表示次设备号。

我们知道如何去创建一个设备号，那么创建了设备号，还没有对这个设备进行注册，这时候就需要#include <linux/fs.h>这个头文件里的一个函数:

extern int register_chrdev_region(dev_t, unsigned, const char *);

既然有注册，当然就有释放，所以还需要:

extern void unregister_chrdev_region(dev_t, unsigned);

好了，有了这些基本知识，可以开始我们的第一个字符设备驱动程序的编写。

编写这个简单的字符设备需要以下步骤:

1、创建设备号

2、注册设备号

3、如何驱动模块退出的时候，我们需要注销设备的操作。

好了，开始写代码:

#include <linux/init.h>

#include <linux/module.h>

#include <linux/sched.h>

#include <linux/kernel.h>

#include <linux/cdev.h>

#include <linux/kdev_t.h>

#include <linux/fs.h>

//定义一个结构体变量，用来表示设备号--->cdev.h--->dev_t

dev_t dev_no ;

static int __init  cdev_test_init(void)

{

int ret ;

printk("HELLO KERNEL FOR CDEV!\n");

//1、创建设备号-->第一个是主设备号，第二个是次设备号

//主设备号可以通过cat /proc/devices查看，如果设备号已经被占用，则需要使用没有使用过的设备号

dev_no  = MKDEV(222,2);

//2、注册设备号

//count表示要分配多少个设备号

ret = register_chrdev_region(dev_no,1,"my_dev");

if(ret < 0){

//如果注册失败，跳转到对应的位置。

goto register_error ;

}

return 0 ;

register_error:

return ret ;

}

static int __exit cdev_test_exit(void)

{

//注销驱动-->后面写1表示从dev_no开始连续一个设备

unregister_chrdev_region(dev_no,1);

return 0 ;

}

module_init(cdev_test_init);

module_exit(cdev_test_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

再和以前一样，写一个Kconfig和Makefile

Kconfig

menu "4412_CDEV_DRV"

     config CDEV_TEST

          bool "cdev_test"

          default n

   help

 if you select , you can use it

endmenu

Makefile

obj-y += cdev_test.o

再到上层的driver目录下Kconfig和Makefile中添加相应的语句，跟以往一样这里是在driver目录下创建了一个4char_dev的目录。
接下来在内核根目录下make menuconfig配置相应的驱动:

将编译生成的zImage下载至开发板，打开串口调试，会看到以下log，说明驱动已经开始运行了：

接下来通过adb shell进入安卓系统的根目录下:

cat /proc/devices

我们成功的看到主设备号222的字符设备驱动my_dev已经成功装载了。