嵌入式系统学习——S3C2451之linux驱动入门

柔光的暖阳◎ 2022-06-10 13:57 222阅读 0赞

**驱动入门——虚拟设备驱动**

第一个驱动的例子是以虚拟的设备为例子，两个int型的数组作为设备，编写驱动实现用户层直接系统调用来控制数组设备的输入输出。

**　**　linux中所有设备都是看做是文件处理，用户层能通过系统调用直接往数组设备中填入信息和读取信息。

linux的驱动的步骤都是相似的，首先是加载卸载以及声明GPL：

MODULE_LICENSE("GPL");
    
    module_init(memdev_init);
    module_exit(memdev_exit);

在模块加载和卸载中，涉及了两个函数：memdev\_init和memdev\_exit，那接下来就是对这两个函数的具体实现：

/*设备驱动模块加载函数*/
    static int memdev_init(void)
    {
      /*初始化cdev结构*/
      cdev_init(&cdev, &mem_fops);
      
      /* 注册字符设备 */
      alloc_chrdev_region(&devno, 0, 2, "memdev");
      cdev_add(&cdev, devno, 2);
    }
    
    /*模块卸载函数*/
    static void memdev_exit(void)
    {
      cdev_del(&cdev);   /*注销设备*/
      unregister_chrdev_region(devno, 2); /*释放设备号*/
    }

这两个函数是模块的加载和卸载，模块加载中就是注册字符设备，卸载就是注销设备。在初始化字符设备的时候，用到了一个结构体memfops，接下来就是对结构体的填充了：

/*文件操作结构体*/
    static const struct file_operations mem_fops =
    {
    	.llseek = mem_llseek,
    	.read = mem_read,
    	.write = mem_write,
    	.open = mem_open,
    	.release = mem_release,
    };

这个结构体就是一个桥梁，将设备打开、读写、关闭和文件指针重定位函数和结构体绑定，跟着思路走接下来就是实现各个函数了：

/*文件打开函数*/
    int mem_open(struct inode *inode, struct file *filp)
    {
    	int num = MINOR(inode->i_rdev);
    	
    	if(num == 0)
    		filp->private_data = dev1_registers;
    	else if(num == 1)
    		filp->private_data = dev2_registers;
    	else 
    		return -ENODEV;
    	return 0;
    }
    
    /*文件释放函数*/
    int mem_release(struct inode *inode, struct file *filp)
    {
    	return 0;
    }
    
    /*读函数*/
    static ssize_t mem_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
    {
    	unsigned long p = *ppos;
    	unsigned int count = size;
    	int ret = 0;
    	int* reg_addr = filp->private_data;
    	
    	if(p > 5*sizeof(int))
    		return 0;
    	if(count > 5*sizeof(int) - p)
    		count = 5*sizeof(int) - p;
    	
    	if(copy_to_user(buf, reg_addr+p, count))
    		return -EFAULT;
    	else
    	{
    		*ppos += count;
    		ret = count;
    	}
    	return ret;
    }
    
    /*写函数*/
    static ssize_t mem_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
    {
    	unsigned long p = *ppos;
    	unsigned int count = size;
    	int ret = 0;
    	int* reg_addr = filp->private_data;
    	
    	if(p > 5*sizeof(int))
    		return 0;
    	if(count > 5*sizeof(int) - p)
    		count = 5*sizeof(int) - p;
    	
    	if(copy_from_user(reg_addr+p, buf, count))
    		return -EFAULT;
    	else
    	{
    		*ppos += count;
    		ret = count;
    	}
    	
    	return ret;
    }
    
    /* seek文件定位函数 */
    static loff_t mem_llseek(struct file *filp, loff_t offset, int whence)
    { 	
        loff_t newpos;
    	
    	switch(whence)
    	{
    		case SEEK_SET: 
    			newpos = offset;
    			break;
    		case SEEK_CUR: 
    			newpos = filp->f_pos + offset;
    			break;
    		case SEEK_END:
    			newpos = 5*sizeof(int) + offset;
    			break;
    	   default: 
    			return -EINVAL;
    	}
    	
    	if((newpos < 0 )|(newpos > 5*sizeof(int)))
    		return -EFAULT;
        filp->f_pos = newpos;
        return newpos;
    }

这个驱动的思路就是从下而上，一一把结构体和函数补全即可，最后把include和变量补齐了：

#include <linux/module.h>
    #include <linux/fs.h>
    #include <linux/init.h>
    #include <linux/cdev.h>
    #include <asm/uaccess.h>
    
    
    int dev1_registers[5];
    int dev2_registers[5];
    
    struct cdev cdev; 
    dev_t devno;

到这边，第一个驱动的小例子就完成了，通过这个虚拟数组设备将驱动的流程走了一遍，接下来就可以编写两个测试的文件，向设备输入字符串，然后读取。先将驱动往开发板里面通过insmod命令加载，然后在/dev目录下新建一个字符设备，保证设备名和测试文件中打开的文件一致，主设备号和驱动里面的主设备号保持一致。

/*************************************************************************
        > File Name: write.c
        > Author: hjf
        > Function List: main()	  主函数
        > Created Time: 2017年08月13日 星期日 15时05分06秒
     ************************************************************************/
    #include <unistd.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <fcntl.h>
    
    int main()
    {
    	int fd = open("/dev/memdev0", O_RDWR);
    	write(fd, "hello world!", 15);
    	close(fd);
    
    	return 0;
    }

/*************************************************************************
        > File Name: read.c
        > Author: hjf
        > Function List: main()	  主函数
        > Created Time: 2017年08月13日 星期日 15时23分09秒
     ************************************************************************/
    #include <stdio.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <unistd.h>
    
    int main()
    {
    	int fd = open("/dev/memdev0", O_RDWR);
    	char str[20] = {0};
    	read(fd, str, sizeof(str));
    	printf("read:%s\n", str);
    	close(fd);
    
    	return 0;
    }