字符设备驱动
1.定义
以字节流的形式进行访问，且只能顺序访问的设备，针对字符设备编写的驱动叫做字符设备驱动
2.字符设备框架
用户空间通过IO函数如open、read、write、close等函数接口，调用内核空间中的字符设备驱动函数中的用户自定义的open、read、write、close等函数，通过内核驱动函数去操控相应的字符设备。当设备驱动注册进内核时，内核会分配给注册的设备驱动一个编号，每注册一个设备驱动都会给一个新的编号，这个编号叫做设备号，设备号是设备驱动在内核中的身份标志。设备号是一个32位的数据，由主设备号和次设备号组成，主设备号用来标识一类设备，次设备号用来标识这一类设备中的其中一个设备，一般一类设备的主设备号是一样的，但是因为要标识该类设备下的不同设备，因此次设备号是不一致的。设备号中主设备号占据高12位，次设备号占据低20位。设备号=主设备号<<20|次设备号。当在注册驱动后会得到驱动对应的设备号，并且基于这个设备号会在内核文件系统中创建一个设备文件，这个设备文件起到了一个承上启下的作用，在用户空间中通过IO函数操作设备文件从而操控设备。
3.字符设备内部实现原理
用户空间调用IO函数打开设备文件后，系统为该设备文件分配一个inode号，inode号是文件系统中的唯一标识，同时也是索引当前文件的inode结构体的索引号，只要文件存在于文件系统中，内核一定会存在一个inode结构体，这个结构体内部存放了文件的相关信息，当驱动设备注册时，会申请一个设备号，设备号会被填充到inode结构体中。
当用户空间调用IO函数时，根据open传递的文件路径找到设备文件对应的inode结构体，根据inode结构体中的设备号从而在inode结构体成员的共用体成员找到字符设备驱动的对象指针，通过该字符设备指针找到该指针指向的字符设备对象结构体，从而找到该结构体中的操作方法结构体指针，根据操作方法结构体指针回调对应的文件操作方法，从而控制硬件设备。
设备号是驱动存在在内核的标识，是连接设备驱动和设备文件的纽带，用户空间调用IO函数，找到设备文件的inode结构体，再通过设备号，找到相应的驱动对象结构体，通过驱动对象结构体中的操作方法结构体，找到对应的设备文件操作方法函数，回调该函数，从而控制硬件。
注册字符设备驱动步骤：
<1>分配字符设备驱动对象空间
<2>初始化字符设备驱动成员--指向字符设备驱动对象的指针和操作方法结构体
<3>申请设备号--为了将设备文件和字符驱动通过设备号连接起来
<4>将字符设备驱动注册进内核文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-555347.html
代码实例：文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-555347.html
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/slab.h>
#include "led.h"
struct cdev *cdev;
unsigned int major=500;
unsigned int minor=0;
dev_t devno;
struct class *cls;
struct device * dev;
int mycdev_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
printk("%s:%s:%d\n",__FILE__,__func__,__LINE__);
return 0;
}
long mycdev_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
return 0;
}
int mycdev_close(struct inode *inode, struct file *file)
{
printk("%s:%s:%d\n",__FILE__,__func__,__LINE__);
return 0;
}
//定义操作方法结构体变量并赋值
struct file_operations fops={
.open=mycdev_open,
.unlocked_ioctl=mycdev_ioctl,
.release=mycdev_close,
};
static int __init mycdev_init(void)
{
int ret,i;
//1.分配对象空间
cdev=cdev_alloc();
if(cdev==NULL)
{
printk("分配字符设备驱动对象失败\n");
ret=-EFAULT;
goto OUT1;
}
printk("分配对象空间成功\n");
//2.初始化对象
cdev_init(cdev,&fops);
//3.申请设备号
if(major>0)//静态指定设备号
{
ret= register_chrdev_region(MKDEV(major,minor),3,"myled");
if(ret)
{
printk("静态指定设备号失败\n");
goto OUT2;
}
}
else if(major==0)//动态申请设备号
{
ret=alloc_chrdev_region(&devno,minor,3,"myled");
if(ret)
{
printk("动态申请设备号失败\n");
goto OUT2;
}
//获取主设备号和次设备号
major=MAJOR(devno);
minor=MINOR(devno);
}
printk("申请设备号成功\n");
//4.注册字符设备驱动对象
ret=cdev_add(cdev,MKDEV(major,minor),3);
if(ret)
{
printk("注册字符设备驱动对象失败\n");
goto OUT3;
}
printk("注册字符设备驱动对象成功\n");
//向上提交目录
cls=class_create(THIS_MODULE,"myled");
if(IS_ERR(cls))
{
printk("向上提交目录失败\n");
ret=-PTR_ERR(cls);
goto OUT4;
}
printk("向上提交目录成功\n");
//向上提交设备节点信息
for(i=0;i<3;i++)
{
dev=device_create(cls,NULL,MKDEV(major,i),NULL,"myled%d",i);
if(IS_ERR(dev))
{
ret=-PTR_ERR(dev);
goto OUT5;
}
}
printk("向上提交设备节点成功\n");
//完成硬件寄存器地址的映射以及初始化
return 0;
OUT5:
//释放已经申请的设备节点信息
for(--i;i>=0;i--)
{
device_destroy(cls,MKDEV(major,i));
}
//释放目录空间
class_destroy(cls);
OUT4:
//注销字符设备驱动对象
cdev_del(cdev);
OUT3:
//释放设备号
unregister_chrdev_region(MKDEV(major,minor),3);
OUT2:
//释放对象空间
kfree(cdev);
OUT1:
return ret;
}
static void __exit mycdev_exit(void)
{
//销毁设备节点
int i;
for(i=0;i<3;i++)
{
device_destroy(cls,MKDEV(major,i));
}
//释放目录空间
class_destroy(cls);
//1.注销字符设备驱动对象
cdev_del(cdev);
//2.释放设备号
unregister_chrdev_region(MKDEV(major,minor),3);
//3.释放对象空间
kfree(cdev);
}
module_init(mycdev_init);
module_exit(mycdev_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");到了这里，关于驱动开发--字符驱动设备2的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！
