Linux系統(tǒng)字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)框架筆記

時(shí)間：2025-11-04 04:35:35 操作系統(tǒng) 我要投稿

　　不積跬步，何以至千里。掌握知識(shí)都是從很小的點(diǎn)開(kāi)始的。下面是小編整理的Linux系統(tǒng)字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)框架筆記，歡迎閱讀!

Linux系統(tǒng)字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)框架筆記

　　字符設(shè)備是Linux三大設(shè)備之一(另外兩種是塊設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備)，字符設(shè)備就是字節(jié)流形式通訊的I/O設(shè)備，絕大部分設(shè)備都是字符設(shè)備，常見(jiàn)的字符設(shè)備包括鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、顯示器、串口等等，當(dāng)我們執(zhí)行 ls -l /dev 的時(shí)候，就能看到大量的設(shè)備文件， c 就是字符設(shè)備， b 就是塊設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備沒(méi)有對(duì)應(yīng)的設(shè)備文件。編寫(xiě)一個(gè)外部模塊的字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)，除了要實(shí)現(xiàn)編寫(xiě)一個(gè)模塊所需要的代碼之外，還需要編寫(xiě)作為一個(gè)字符設(shè)備的代碼。

　　驅(qū)動(dòng)模型

　　Linux一切皆文件，那么作為一個(gè)設(shè)備文件，它的操作方法接口封裝在 struct file_operations ，當(dāng)我們寫(xiě)一個(gè)驅(qū)動(dòng)的時(shí)候，一定要實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的接口，這樣才能使這個(gè)驅(qū)動(dòng)可用，Linux的內(nèi)核中大量使用"注冊(cè)+回調(diào)"機(jī)制進(jìn)行驅(qū)動(dòng)程序的編寫(xiě)，所謂注冊(cè)回調(diào)，簡(jiǎn)單的理解，就是當(dāng)我們open一個(gè)設(shè)備文件的時(shí)候，其實(shí)是通過(guò)VFS找到相應(yīng)的inode，并執(zhí)行此前創(chuàng)建這個(gè)設(shè)備文件時(shí)注冊(cè)在inode中的open函數(shù)，其他函數(shù)也是如此，所以，為了讓我們寫(xiě)的驅(qū)動(dòng)能夠正常的被應(yīng)用程序操作，首先要做的就是實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的方法，然后再創(chuàng)建相應(yīng)的設(shè)備文件。

　　#include /pic/p>

　　/* 準(zhǔn)備操作方法集 */

　　struct file_operations {

　　struct module *owner; /pic/p>

　　/pic/p>

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

　　/pic/p>

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

　　/pic/p>

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

　　/pic/p>

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

　　/pic/p>

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

　　/pic/p>

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

　　/pic/p>

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

　　/pic/p>

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

　　/pic/p>

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

　　/pic/p>

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

　　。。。

　　};

　　ssize_t myread(struct file *filep， char __user * user_buf， size_t size， loff_t* offset)

　　{

　　return 0;

　　}

　　struct file fops = {

　　.owner = THIS_MODULE，

　　.read = myread，

　　...

　　};

　　/* 字符設(shè)備對(duì)象類(lèi)型 */

　　struct cdev {

　　/pic/p>

　　struct module *owner; /pic/p>

　　const struct file_operations *ops; /pic/寫(xiě)、...)

　　dev_t dev; /pic/p>

　　unsigned int count; /pic/p>

　　/pic/p>

　　...

　　};

　　static int __init chrdev_init(void)

　　{

　　...

　　/* 構(gòu)造cdev設(shè)備對(duì)象 */

　　struct cdev *cdev_alloc(void);

　　/* 初始化cdev設(shè)備對(duì)象 */

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

　　/* 為字符設(shè)備靜態(tài)申請(qǐng)?jiān)O(shè)備號(hào) */

　　int register_chedev_region(dev_t from， unsigned count， const char* name);

　　/* 為字符設(shè)備動(dòng)態(tài)申請(qǐng)主設(shè)備號(hào) */

　　int alloc_chedev_region(dev_t* dev， unsigned baseminor， unsigned count， const char* name);

　　MKDEV(ma，mi) /pic/p>

　　MAJOR(dev) /pic/p>

　　MINOR(dev) /pic/p>

　　/* 注冊(cè)字符設(shè)備對(duì)象cdev到內(nèi)核 */

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

　　...

　　}

　　static void __exit chrdev_exit(void)

　　{

　　...

　　/* 從內(nèi)核注銷(xiāo)cdev設(shè)備對(duì)象 */

　　void cdev_del(struct cdev* );

　　/* 從內(nèi)核注銷(xiāo)cdev設(shè)備對(duì)象 */

　　void cdev_put(stuct cdev *);

　　/* 回收設(shè)備號(hào) */

　　void unregister_chrdev_region(dev_t from， unsigned count);

　　...

　　}

　　實(shí)現(xiàn)read，write

　　Linux下各個(gè)進(jìn)程都有自己獨(dú)立的進(jìn)程空間，即使是將內(nèi)核的數(shù)據(jù)映射到用戶(hù)進(jìn)程，該數(shù)據(jù)的PID也會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樵撚脩?hù)進(jìn)程的PID，由于這種機(jī)制的存在，我們不能直接將數(shù)據(jù)從內(nèi)核空間和用戶(hù)空間進(jìn)行拷貝，而需要專(zhuān)門(mén)的拷貝數(shù)據(jù)函數(shù)/宏：

　　long copy_from_user(void *to， const void __user * from， unsigned long n)

　　long copy_to_user(void __user *to， const void *from， unsigned long n)

　　這兩個(gè)函數(shù)可以將內(nèi)核空間的數(shù)據(jù)拷貝到回調(diào)該函數(shù)的用戶(hù)進(jìn)程的用戶(hù)進(jìn)程空間，有了這兩個(gè)函數(shù)，內(nèi)核中的read，write就可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)核空間和用戶(hù)空間的數(shù)據(jù)拷貝。

　　ssize_t myread(struct file *filep， char __user * user_buf， size_t size， loff_t* offset)

　　{

　　long ret = 0;

　　size = size > MAX_KBUF?MAX_KBUF:size;

　　if(copy_to_user(user_buf， kbuf，size)

　　return -EAGAIN;

　　}

　　return 0;

　　}

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