从零开始写linux字符设备驱动程序(三)(基于友善之臂tiny4412开发板)

这一节，我们再来看看新的知识点，这一次，我们将进一步完善这个字符设备的驱动程序。

首先，将上一节的代码做下修改:

#include <linux/init.h>

#include <linux/module.h>

#include <linux/sched.h>

#include <linux/kernel.h>

#include <linux/cdev.h>

#include <linux/fs.h>

#include <linux/slab.h>

//创建一个字符设备

struct char_dev

{

    struct cdev c_dev ;

    dev_t dev_num ;

    char buf[1024];  

};

int my_open()

{

    printk("cdev open");

}

int my_close()

{

    printk("cdev del");

}

struct file_operations my_ops = {

.open = my_open,

.release = my_close ,

};

struct char_dev *test_dev ;

static int __init  cdev_test_init(void)

{

int ret ;

//1、给字符设备结构分配内存

test_dev = kmalloc(sizeof(*test_dev),GFP_KERNEL);

if(!test_dev){

  ret = -ENOMEM ;

  goto malloc_dev_fair;

}

//2、申请设备号并注册字符设备

ret = alloc_chrdev_region(&test_dev->dev_num,1,1,"test_dev");

if(ret < 0){

  goto alloc_chrdev_fair ;

}

//3、初始化字符设备

cdev_init(&test_dev->dev_num , &my_ops);

//4、添加一个字符设备

ret = cdev_add(&test_dev->c_dev,test_dev->dev_num,1);

if(ret < 0){

  goto cdev_add_fair;

}

my_open();

return 0 ;

cdev_add_fair:

return ret ;

malloc_dev_fair :

return ret  ;

alloc_chrdev_fair :

return ret ;

}

static int __exit cdev_test_exit(void)

{

//删除设备

cdev_del(&test_dev->c_dev);

//注销驱动-->后面写1表示从dev_no开始连续一个

unregister_chrdev_region(test_dev->dev_num,1);

return 0 ;

}

module_init(cdev_test_init);

module_exit(cdev_test_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

在代码中，我们要实现一个虚拟的字符设备，这个设备很简单，只不过更加丰富了。

我们首先创建一个字符设备，用一个结构体char_dev来表示。

对结构体分配内存，然后申请设备号并注册，最后初始化，再将这个字符设备加到内核里去，一旦这些操作成功后，将调用my_open函数。

这就是一个字符设备的最基本构成。

上节我们已经说过alloc_chrdev_region这个函数的作用。

那么这节多了file_operations这个结构体，它的功能是什么？

当一个字符设备被注册后，我们随即就要来操作这个字符设备，open  , read , write , close等操作。

如下代码：

struct file_operations {

struct module *owner;

loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);

ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);

ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);

ssize_t (*aio_read) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t);

ssize_t (*aio_write) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t);

int (*readdir) (struct file *, void *, filldir_t);

unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);

long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);

long (*compat_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);

int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);

int (*open) (struct inode *, struct file *);

int (*flush) (struct file *, fl_owner_t id);

int (*release) (struct inode *, struct file *);

int (*fsync) (struct file *, loff_t, loff_t, int datasync);

int (*aio_fsync) (struct kiocb *, int datasync);

int (*fasync) (int, struct file *, int);

int (*lock) (struct file *, int, struct file_lock *);

ssize_t (*sendpage) (struct file *, struct page *, int, size_t, loff_t *, int);

unsigned long (*get_unmapped_area)(struct file *, unsigned long, unsigned long, unsigned long, unsigned long);

int (*check_flags)(int);

int (*flock) (struct file *, int, struct file_lock *);

ssize_t (*splice_write)(struct pipe_inode_info *, struct file *, loff_t *, size_t, unsigned int);

ssize_t (*splice_read)(struct file *, loff_t *, struct pipe_inode_info *, size_t, unsigned int);

int (*setlease)(struct file *, long, struct file_lock **);

long (*fallocate)(struct file *file, int mode, loff_t offset,

 loff_t len);

};

那么内核是如何去识别相应的函数呢？

是通过系统调用

在上层应用程序，打个比方。

通过open()打印相应的设备，那么syscall函数就会通过系统调用号识别到内核态里的函数，进而调用到我们这里实现的my_open,这就是内核态和用户态相互沟通的方式。

这里我就不去写相应的应用程序了，以前也写过了，我就直接将open函数调用放在init函数，随着字符设备注册并执行。

这样将zImage下载到开发板上，串口上也是可以打印cdev_open的。

不知道怎么用应用程序去读写设备的可以参考以下文章：

http://blog.csdn.NET/morixinguan/article/details/50619675

接下来看看本节使用的函数:

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

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

static __always_inline void *kmalloc(size_t size, gfp_t flags);

留心的小伙伴会发现，在exit函数中，我没有对内存进行释放，这里是故意这么做的，为了提醒粗心的伙伴，在内核中，分配的内存一定要释放的。

释放调用函数:

void kfree(const void *objp)