linux2.6驱动学习笔记之字符驱动
生活随笔
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linux2.6驱动学习笔记之字符驱动
小編覺得挺不錯的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個參考.
1、字符驅(qū)動組成
1.1字符驅(qū)動的模塊加載與卸載
//設(shè)備結(jié)構(gòu)體模板 struct xxx_dev_t { struct cdev cdev; ...... }xxx_dev;在字符驅(qū)動模塊加載函數(shù)中應(yīng)該事先設(shè)備號的申請與cdev注冊，而寫在函數(shù)中應(yīng)該實現(xiàn)設(shè)備號的釋放和cdev的注銷。 一般習(xí)慣將設(shè)備定義為一個設(shè)備相關(guān)的結(jié)構(gòu)體，其包含該設(shè)備所涉及的cdev，私有數(shù)據(jù)與信號量等信息。
//設(shè)備驅(qū)動模塊加載函數(shù)模板
static int ?_ _init xxx_init(void) { ...... cdev_init(&xxx_dev.cdev,&xxx_fops);//初始化cdev xxx_dev.cdev.owner= THIS_MODULE; ? ? //獲取字符設(shè)備號 if（xxx_major） { register_chrdev_region(xxx_dev_no,1,DEV_NAME); } ? ? ?else { alloc_chrdev_region(&xxx_dev_no,1,DEV_NAME); } ? ?ret = cdev_add(&xxx_dev.cdev,xxx_dev_no,1);//注冊設(shè)備 ? ? ? ?.... } ? ?/*設(shè)備驅(qū)動模塊卸載函數(shù)*/
?static void _ _exit xxx_exit(void)
?{
? unregister_chrdev_region(xxx_dev_no, 1); //釋放占用的設(shè)備號 ? cdev_del(&xxx_dev.cdev); //注銷設(shè)備 ? ... ?}
1.2 字符設(shè)備驅(qū)動的file_operations 結(jié)構(gòu)體成員函數(shù)
file_operations結(jié)構(gòu)體中成員函數(shù)是字符設(shè)備驅(qū)動與內(nèi)核的接口，是用戶空間對linux進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)用最終的落實者。大多數(shù)字符設(shè)備驅(qū)動會實現(xiàn)read（）、write（）和ioctl（）函數(shù)，模板如下：// 驅(qū)動讀設(shè)備之模板 ssize_txxx_read(struct file *filp, char _ _user *buf, size_t count, loff_t*f_ops) { ... copy_to_user(buf, ... , ...); ...... }?
// 驅(qū)動寫設(shè)備之模板 ssize_t xxx_write(struct file *filp, const char _ _ user *buf, size_t, count, loff_t *f_pos) { ... copy_from_user(..., buf. ...); ... } // 驅(qū)動ioctl函數(shù)之模板 Int xxx_ioctl(struct inode *inode，struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg) { ... switch(cmd) { case xxx_CMD1: ... break; case xxx_CMD2: ... break; default: return -ENOTTY;//不能支持的命令 } } 注意：在設(shè)備驅(qū)動的函數(shù)中，flip是文件結(jié)構(gòu)體指針，buf是用戶空間內(nèi)存的地址，該地址在內(nèi)核空間不能直接讀寫，count是要讀的字節(jié)數(shù)，f_ops是的德位置相對于文件開頭的偏移。 由于內(nèi)核空間與用戶空間的內(nèi)存不能直接互訪，因此借助函數(shù)copy_from_user()完成用戶空間到內(nèi)核空間的復(fù)制，函數(shù)copy_to_user()完成內(nèi)核空間到用戶空間的復(fù)制。 ? ? ? ? ?以上兩個函數(shù)原型為： unsigned long?copy_from_user(void *to, const void __user *from, unsigned long count); unsigned long copy_to_user(void __user *to, const void *from , unsigned long count); 上述兩個函數(shù)返回不能被復(fù)制的字節(jié)數(shù)，因此，如果完全復(fù)制成功，返回值為0。 ? ? ? ? 在字符驅(qū)動中，需要定義一個file_operations,并將具體設(shè)備驅(qū)動的函數(shù)值賦給file_operations的成員。 struct file_operation xxx_fops { .owner= THIS_MODULE， .read= xxx_read. .write= xxx_write, .ioctl= xxx_ioctl, ...... }
2. 字符驅(qū)動的結(jié)構(gòu)
2.1 cdev結(jié)構(gòu)體
在 Linux 2.6 內(nèi)核中使用 cdev 結(jié)構(gòu)體描述字符設(shè)備，cdev 結(jié)構(gòu)體的定義如下：struct cdev
?{
struct kobject kobj; /* 內(nèi)嵌的 kobject 對象 */ struct module *owner; /*所屬模塊*/ struct file_operations *ops; /*文件操作結(jié)構(gòu)體*/ struct list_head list; dev_t dev; /*設(shè)備號*/ unsigned int count; };
cdev 結(jié)構(gòu)體的 dev_t 成員定義了設(shè)備號，為 32 位，其中高 12 位為主設(shè)備號，低20 位為次設(shè)備號。使用下列宏可以從 dev_t 獲得主設(shè)備號和次設(shè)備號。
MAJOR(dev_t dev)
MINOR(dev_t dev)
而使用下列宏則可以通過主設(shè)備號和設(shè)備號生成 dev_t。
MKDEV(int major, int minor)
cdev 結(jié)構(gòu)體的另一個重要成員 file_operations 定義了字符設(shè)備驅(qū)動提供給虛擬文件系統(tǒng)的接口函數(shù)。
Linux 2.6 內(nèi)核提供了一組函數(shù)用于操作 cdev 結(jié)構(gòu)體，如下所示：
void cdev_init(struct cdev *, struct file_operations *); cdev_init()函數(shù)用于初始化 cdev 的成員，并建立 cdev 和 file_operations 之間的連接。
struct cdev *cdev_alloc(void); cdev_alloc()函數(shù)用于動態(tài)申請一個 cdev 內(nèi)存。
void cdev_put(struct cdev *p);
int cdev_add(struct cdev *, dev_t, unsigned);
void cdev_del(struct cdev *); cdev_add()函數(shù)和cdev_del()函數(shù)分別向系統(tǒng)添加和刪除一個 cdev，完成字符設(shè)備的注冊和注銷。對 cdev_add()的調(diào)用通常發(fā)生在字符設(shè)備驅(qū)動模塊加載函數(shù)中，而對cdev_del()函數(shù)的調(diào)用則通常發(fā)生在字符設(shè)備驅(qū)動模塊卸載函數(shù)中。
2.2?分配和釋放設(shè)備號
在 調(diào) 用 cdev_add() 函 數(shù) 向 系 統(tǒng) 注 冊 字 符 設(shè) 備 之 前 ， 應(yīng) 首 先 調(diào) 用register_chrdev_region()或 alloc_chrdev_region()函數(shù)向系統(tǒng)申請設(shè)備號，alloc_chrdev_region???? --自動分配設(shè)備號
register_chrdev_region? --分配以設(shè)定的設(shè)備號。
int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char ?*name);
int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count,?const char *name);
register_chrdev_region() 函 數(shù) 用 于 已 知 起 始 設(shè) 備 的 設(shè) 備 號 的 情 況 ； 而alloc_chrdev_region()用于設(shè)備號未知，向系統(tǒng)動態(tài)申請未被占用的設(shè)備號的情況。函數(shù)調(diào)用成功之后，會把得到的設(shè)備號放入第一個參數(shù) dev 中。alloc_chrdev_region()與register_chrdev_region()對比的優(yōu)點在于它會自動避開設(shè)備號重復(fù)的沖突。相 反 地 ， 在 調(diào) 用cdev_del() 函 數(shù) 從 系 統(tǒng) 注 銷 字 符 設(shè) 備 之 后 ，unregister_chrdev_region()應(yīng)該被調(diào)用以釋放原先申請的設(shè)備號，這個函數(shù)的原型如下：
void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count);
2.3?file_operations 結(jié)構(gòu)體
file_operations 結(jié)構(gòu)體中的成員函數(shù)是字符設(shè)備驅(qū)動程序設(shè)計的主體內(nèi)容，這些函數(shù)實際會在應(yīng)用程序進(jìn)行 Linux 的 open()、write()、read()、close()等系統(tǒng)調(diào)用時最終被調(diào)用。file_operations 結(jié)構(gòu)體目前已經(jīng)比較龐大，它的定義如下 所示。 ?file_operations 結(jié)構(gòu)體?struct file_operations
?{
struct module *owner;// 擁有該結(jié)構(gòu)的模塊的指針，一般為 THIS_MODULES loff_t(*llseek)(struct file *, loff_t, int);// 用來修改文件當(dāng)前的讀寫位置 ssize_t(*read)(struct file *, char _ _user *, size_t, loff_t*);// 從設(shè)備中同步讀取數(shù)據(jù) ssize_t(*aio_read)(struct kiocb *, char _ _user *, size_t, loff_t);// 初始化一個異步的讀取操作 ssize_t(*write)(struct file *, const char _ _user *, size_t,?loff_t*);?// 向設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù) ssize_t(*aio_write)(struct kiocb *, const char _ _user *, size_t,?loff_t);// 初始化一個異步的寫入操作 ?int(*readdir)(struct file *, void *, filldir_t);?// 僅用于讀取目錄，對于設(shè)備文件，該字段為 NULL ?unsigned int(*poll)(struct file *, struct poll_table_struct*);?// 輪詢函數(shù)，判斷目前是否可以進(jìn)行非阻塞的讀取或?qū)懭?/span> int(*ioctl)(struct inode *, struct file *, unsigned int, unsigned?long);// 執(zhí)行設(shè)備 I/O 控制命令 long(*unlocked_ioctl)(struct file *, unsigned int, unsigned long);?// 不使用 BLK 文件系統(tǒng)，將使用此種函數(shù)指針代替 ioctl ?long(*compat_ioctl)(struct file *, unsigned int, unsigned long);// 在 64 位系統(tǒng)上，32 位的 ioctl 調(diào)用將使用此函數(shù)指針代替 ?int(*mmap)(struct file *, struct vm_area_struct*);?// 用于請求將設(shè)備內(nèi)存映射到進(jìn)程地址空間 int(*open)(struct inode *, struct file*);// 打開 ?int(*flush)(struct file*); ?int(*release)(struct inode *, struct file*);?// 關(guān)閉 ?int(*synch)(struct file *, struct dentry *, int datasync);// 刷新待處理的數(shù)據(jù) ?int(*aio_fsync)(struct kiocb *, int datasync);// 異步 fsync ?int(*fasync)(int, struct file *, int);?// 通知設(shè)備 FASYNC 標(biāo)志發(fā)生變化 int(*lock)(struct file *, int, struct file_lock*); ssize_t(*readv)(struct file *, const struct iovec *, unsigned long,loff_t*); ssize_t(*writev)(struct file *, const struct iovec *, unsigned long,loff_t*);// readv 和 writev：分散/聚集型的讀寫操作 ssize_t(*sendfile)(struct file *, loff_t *, size_t, read_actor_t,void*);// 通常為 NULL ssize_t(*sendpage)(struct file *, struct page *, int, size_t,loff_t *, int);// 通常為 NULL unsigned long(*get_unmapped_area)(struct file *,unsigned long,unsigned long,?unsigned long, unsigned long);?// 在進(jìn)程地址空間找到一個將底層設(shè)備中的內(nèi)存段映射的位置 int(*check_flags)(int);// 允許模塊檢查傳遞給 fcntl(F_SETEL...)調(diào)用的標(biāo)志 int(*dir_notify)(struct file *filp, unsigned long arg);// 僅對文件系統(tǒng)有效，驅(qū)動程序不必實現(xiàn) ?int(*flock)(struct file *, int, struct file_lock*); ?};
llseek()函數(shù)用來修改一個文件的當(dāng)前讀寫位置，并將新位置返回，在出錯時，這個函數(shù)返回一個負(fù)值。
read()函數(shù)用來從設(shè)備中讀取數(shù)據(jù)，成功時函數(shù)返回讀取的字節(jié)數(shù)，出錯時返回一個負(fù)值。
write()函數(shù)向設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，成功時該函數(shù)返回寫入的字節(jié)數(shù)。如果此函數(shù)未被實現(xiàn)，當(dāng)用戶進(jìn)行 write()系統(tǒng)調(diào)用時，將得到-EINVAL 返回值。
readdir()函數(shù)僅用于目錄，設(shè)備節(jié)點不需要實現(xiàn)它。
ioctl()提供設(shè)備相關(guān)控制命令的實現(xiàn)（既不是讀操作也不是寫操作），當(dāng)調(diào)用成功時，返回給調(diào)用程序一個非負(fù)值。內(nèi)核本身識別部分控制命令，而不必調(diào)用設(shè)備驅(qū)動中的
ioctl()。如果設(shè)備不提供 ioctl()函數(shù)，對于內(nèi)核不能識別的命令，用戶進(jìn)行 ioctl()系統(tǒng)調(diào)用時將獲得-EINVAL 返回值。
mmap()函數(shù)將設(shè)備內(nèi)存映射到進(jìn)程內(nèi)存中，如果設(shè)備驅(qū)動未實現(xiàn)此函數(shù)，用戶進(jìn)行 mmap()系統(tǒng)調(diào)用時將獲得-ENODEV 返回值。這個函數(shù)對于幀緩沖等設(shè)備特別有意義。
當(dāng)用戶空間調(diào)用 Linux API 函數(shù) open()打開設(shè)備文件時，設(shè)備驅(qū)動的 open()函數(shù)最終被調(diào)用。驅(qū)動程序可以不實現(xiàn)這個函數(shù)，在這種情況下，設(shè)備的打開操作永遠(yuǎn)成功。與 open()函數(shù)對應(yīng)的是 release()函數(shù)。
poll()函數(shù)一般用于詢問設(shè)備是否可被非阻塞地立即讀寫。當(dāng)詢問的條件未觸發(fā)時，用戶空間進(jìn)行 select()和 poll()系統(tǒng)調(diào)用將引起進(jìn)程的阻塞。
aio_read()和 aio_write()函數(shù)分別對與文件描述符對應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行異步讀、寫操作。設(shè)備實現(xiàn)這兩個函數(shù)后，用戶空間可以對該設(shè)備文件描述符調(diào)用 aio_read()、aio_write()等系統(tǒng)調(diào)用進(jìn)行讀寫。
2.4 ioctl幻數(shù)
? ? ? ? 詳見博文《linux字符設(shè)備驅(qū)動的 ioctl 幻數(shù)》。2.5?使用文件私有數(shù)據(jù)
一般都將文件的私有數(shù)據(jù) private_data 指向設(shè)備結(jié)構(gòu)，read(),write(),ioctl(),llseek(),等函數(shù)通過private_data訪問設(shè)備結(jié)構(gòu)體。體，read()、write()、ioctl()、llseek()等函數(shù)通過 private_data 訪問設(shè)備結(jié)構(gòu)體。
2.6 支持一個 globalmem 設(shè)備的 globalmem 驅(qū)動
/*======================================================================? ? A globalmem driver as an example of char device drivers ?
? ?
? ? The initial developer of the original code is Baohua Song
? ? <author@linuxdriver.cn>. All Rights Reserved.
======================================================================*/
#include <linux/module.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/system.h>
#include <asm/uaccess.h>
#define GLOBALMEM_SIZE 0x1000 /*全局內(nèi)存最大4K字節(jié)*/
//#define MEM_CLEAR 0x1 ?/*清0全局內(nèi)存*/ #define GLOBALMEM_MAGIC ?'k'
#define MEM_CLEAR _IO(GLOBALMEM_MAGIC,0x1a)
#define GLOBALMEM_MAJOR 254 ? ?/*預(yù)設(shè)的globalmem的主設(shè)備號*/
static globalmem_major = GLOBALMEM_MAJOR;
/*globalmem設(shè)備結(jié)構(gòu)體*/
struct globalmem_dev ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??
{ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
? struct cdev cdev; /*cdev結(jié)構(gòu)體*/ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??
? unsigned char mem[GLOBALMEM_SIZE]; /*全局內(nèi)存*/ ? ? ? ?
};
struct globalmem_dev *globalmem_devp; /*設(shè)備結(jié)構(gòu)體指針*/
/*文件打開函數(shù)*/
int globalmem_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
? /*將設(shè)備結(jié)構(gòu)體指針賦值給文件私有數(shù)據(jù)指針*/
? filp->private_data = globalmem_devp;
? return 0;
}
/*文件釋放函數(shù)*/
int globalmem_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
? return 0;
}
/* ioctl設(shè)備控制函數(shù) */
static int globalmem_ioctl(struct inode *inodep, struct file *filp, unsigned
? int cmd, unsigned long arg)
{
? struct globalmem_dev *dev = filp->private_data;/*獲得設(shè)備結(jié)構(gòu)體指針*/
? switch (cmd)
? {
? ? case MEM_CLEAR:
? ? ? memset(dev->mem, 0, GLOBALMEM_SIZE); ? ? ?
? ? ? printk(KERN_INFO "globalmem is set to zero\n");
? ? ? break;
? ? default:
? ? ? return ?- EINVAL;
? }
? return 0;
}
/*讀函數(shù)*/
static ssize_t globalmem_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t size,
? loff_t *ppos)
{
? unsigned long p = ?*ppos;
? unsigned int count = size;
? int ret = 0;
? struct globalmem_dev *dev = filp->private_data; /*獲得設(shè)備結(jié)構(gòu)體指針*/
? /*分析和獲取有效的寫長度*/
? if (p >= GLOBALMEM_SIZE)
? ? return count ? ?- ENXIO: 0;
? if (count > GLOBALMEM_SIZE - p)
? ? count = GLOBALMEM_SIZE - p;
? /*內(nèi)核空間->用戶空間*/
? if (copy_to_user(buf, (void*)(dev->mem + p), count))
? {
? ? ret = ?- EFAULT;
? }
? else
? {
? ? *ppos += count;
? ? ret = count;
? ??
? ? printk(KERN_INFO "read %d bytes(s) from %d\n", count, p);
? }
? return ret;
}
/*寫函數(shù)*/
static ssize_t globalmem_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;
? struct globalmem_dev *dev = filp->private_data; /*獲得設(shè)備結(jié)構(gòu)體指針*/
??
? /*分析和獲取有效的寫長度*/
? if (p >= GLOBALMEM_SIZE)
? ? return count ? ?- ENXIO: 0;
? if (count > GLOBALMEM_SIZE - p)
? ? count = GLOBALMEM_SIZE - p;
? ??
? /*用戶空間->內(nèi)核空間*/
? if (copy_from_user(dev->mem + p, buf, count))
? ? ret = ?- EFAULT;
? else
? {
? ? *ppos += count;
? ? ret = count;
? ??
? ? printk(KERN_INFO "written %d bytes(s) from %d\n", count, p);
? }
? return ret;
}
/* seek文件定位函數(shù) */
static loff_t globalmem_llseek(struct file *filp, loff_t offset, int orig)
{
? loff_t ret = 0;
? switch (orig)
? {
? ? case 0: ? /*相對文件開始位置偏移*/
? ? ? if (offset < 0)
? ? ? {
? ? ? ? ret = ?- EINVAL;
? ? ? ? break;
? ? ? }
? ? ? if ((unsigned int)offset > GLOBALMEM_SIZE)
? ? ? {
? ? ? ? ret = ?- EINVAL;
? ? ? ? break;
? ? ? }
? ? ? filp->f_pos = (unsigned int)offset;
? ? ? ret = filp->f_pos;
? ? ? break;
? ? case 1: ? /*相對文件當(dāng)前位置偏移*/
? ? ? if ((filp->f_pos + offset) > GLOBALMEM_SIZE)
? ? ? {
? ? ? ? ret = ?- EINVAL;
? ? ? ? break;
? ? ? }
? ? ? if ((filp->f_pos + offset) < 0)
? ? ? {
? ? ? ? ret = ?- EINVAL;
? ? ? ? break;
? ? ? }
? ? ? filp->f_pos += offset;
? ? ? ret = filp->f_pos;
? ? ? break;
? ? default:
? ? ? ret = ?- EINVAL;
? ? ? break;
? }
? return ret;
}
/*文件操作結(jié)構(gòu)體*/
static const struct file_operations globalmem_fops =
{
? .owner = THIS_MODULE,
? .llseek = globalmem_llseek,
? .read = globalmem_read,
? .write = globalmem_write,
? .ioctl = globalmem_ioctl,
? .open = globalmem_open,
? .release = globalmem_release,
};
/*初始化并注冊cdev*/
static void globalmem_setup_cdev(struct globalmem_dev *dev, int index)
{
? int err, devno = MKDEV(globalmem_major, index);
? cdev_init(&dev->cdev, &globalmem_fops);
? dev->cdev.owner = THIS_MODULE;
? dev->cdev.ops = &globalmem_fops;
? err = cdev_add(&dev->cdev, devno, 1);
? if (err)
? ? printk(KERN_NOTICE "Error %d adding LED%d", err, index);
}
/*設(shè)備驅(qū)動模塊加載函數(shù)*/
int globalmem_init(void)
{
? int result;
? dev_t devno = MKDEV(globalmem_major, 0);
? /* 申請設(shè)備號*/
? if (globalmem_major)
? ? result = register_chrdev_region(devno, 1, "globalmem");
? else ?/* 動態(tài)申請設(shè)備號 */
? {
? ? result = alloc_chrdev_region(&devno, 0, 1, "globalmem");
? ? globalmem_major = MAJOR(devno);
? } ?
? if (result < 0)
? ? return result;
? ??
? /* 動態(tài)申請設(shè)備結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存*/
? globalmem_devp = kmalloc(sizeof(struct globalmem_dev), GFP_KERNEL);
? if (!globalmem_devp) ? ?/*申請失敗*/
? {
? ? result = ?- ENOMEM;
? ? goto fail_malloc;
? }
? memset(globalmem_devp, 0, sizeof(struct globalmem_dev));
??
? globalmem_setup_cdev(globalmem_devp, 0);
? return 0;
? fail_malloc: unregister_chrdev_region(devno, 1);
? return result;
}
/*模塊卸載函數(shù)*/
void globalmem_exit(void)
{
? cdev_del(&globalmem_devp->cdev); ? /*注銷cdev*/
? kfree(globalmem_devp); ? ? /*釋放設(shè)備結(jié)構(gòu)體內(nèi)存*/
? unregister_chrdev_region(MKDEV(globalmem_major, 0), 1); /*釋放設(shè)備號*/
}
MODULE_AUTHOR("Song Baohua");
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
module_param(globalmem_major, int, S_IRUGO);
module_init(globalmem_init);
module_exit(globalmem_exit);
除了在globalmem_open()函數(shù)中通過filp->private_data = globalmem_devp語句將設(shè)備結(jié)構(gòu)體指針賦值給文件私有數(shù)據(jù)指針并在globalmem_read()、globalmem_write()、globalmem_llseek() 和 globalmem_ioctl() 函 數(shù) 中 通 過 struct globalmem_dev *dev =filp->private_data語句獲得設(shè)備結(jié)構(gòu)體指針并使用該指針操作設(shè)備結(jié)構(gòu)體外。
如果 globalmem 不只包括一個設(shè)備，而是同時包括兩個或兩個以上的設(shè)備，采用 private_data 的優(yōu)勢就會顯現(xiàn)出來。
2.7 支持兩個 globalmem 設(shè)備的 globalmem 驅(qū)動
/*======================================================================? ? A globalmem driver as an example of char device drivers
? ? There are two same globalmems in this driver ?
? ? This example is to introduce the function of file->private_data
? ??
? ? The initial developer of the original code is Baohua Song
? ? <author@linuxdriver.cn>. All Rights Reserved.
======================================================================*/
#include <linux/module.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/system.h>
#include <asm/uaccess.h>
#define GLOBALMEM_SIZE 0x1000 /*全局內(nèi)存最大4K字節(jié)*/
#define MEM_CLEAR 0x1 ?/*清0全局內(nèi)存*/
#define GLOBALMEM_MAJOR 254 ? ?/*預(yù)設(shè)的globalmem的主設(shè)備號*/
static globalmem_major = GLOBALMEM_MAJOR;
/*globalmem設(shè)備結(jié)構(gòu)體*/
struct globalmem_dev ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??
{ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
? struct cdev cdev; /*cdev結(jié)構(gòu)體*/ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??
? unsigned char mem[GLOBALMEM_SIZE]; /*全局內(nèi)存*/ ? ? ? ?
};
struct globalmem_dev *globalmem_devp; /*設(shè)備結(jié)構(gòu)體指針*/
/*文件打開函數(shù)*/
int globalmem_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
? /*將設(shè)備結(jié)構(gòu)體指針賦值給文件私有數(shù)據(jù)指針*/
? struct globalmem_dev *dev;
??
? dev = container_of(inode->i_cdev,struct globalmem_dev,cdev); ?
? filp->private_data = dev; ?
? return 0;
}
/*文件釋放函數(shù)*/
int globalmem_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
? return 0;
}
/* ioctl設(shè)備控制函數(shù) */
static int globalmem_ioctl(struct inode *inodep, struct file *filp, unsigned
? int cmd, unsigned long arg)
{
? struct globalmem_dev *dev = filp->private_data;/*獲得設(shè)備結(jié)構(gòu)體指針*/
? switch (cmd)
? {
? ? case MEM_CLEAR:
? ? ? memset(dev->mem, 0, GLOBALMEM_SIZE); ? ? ?
? ? ? printk(KERN_INFO "globalmem is set to zero\n");
? ? ? break;
? ? default:
? ? ? return ?- EINVAL;
? }
? return 0;
}
/*讀函數(shù)*/
static ssize_t globalmem_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t size,
? loff_t *ppos)
{
? unsigned long p = ?*ppos;
? unsigned int count = size;
? int ret = 0;
? struct globalmem_dev *dev = filp->private_data; /*獲得設(shè)備結(jié)構(gòu)體指針*/
? /*分析和獲取有效的寫長度*/
? if (p >= GLOBALMEM_SIZE)
? ? return count ? ?- ENXIO: 0;
? if (count > GLOBALMEM_SIZE - p)
? ? count = GLOBALMEM_SIZE - p;
? /*內(nèi)核空間->用戶空間*/
? if (copy_to_user(buf, (void*)(dev->mem + p), count))
? {
? ? ret = ?- EFAULT;
? }
? else
? {
? ? *ppos += count;
? ? ret = count;
? ??
? ? printk(KERN_INFO "read %d bytes(s) from %d\n", count, p);
? }
? return ret;
}
/*寫函數(shù)*/
static ssize_t globalmem_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;
? struct globalmem_dev *dev = filp->private_data; /*獲得設(shè)備結(jié)構(gòu)體指針*/
??
? /*分析和獲取有效的寫長度*/
? if (p >= GLOBALMEM_SIZE)
? ? return count ? ?- ENXIO: 0;
? if (count > GLOBALMEM_SIZE - p)
? ? count = GLOBALMEM_SIZE - p;
? ??
? /*用戶空間->內(nèi)核空間*/
? if (copy_from_user(dev->mem + p, buf, count))
? ? ret = ?- EFAULT;
? else
? {
? ? *ppos += count;
? ? ret = count;
? ??
? ? printk(KERN_INFO "written %d bytes(s) from %d\n", count, p);
? }
? return ret;
}
/* seek文件定位函數(shù) */
static loff_t globalmem_llseek(struct file *filp, loff_t offset, int orig)
{
? loff_t ret = 0;
? switch (orig)
? {
? ? case 0: ? /*相對文件開始位置偏移*/
? ? ? if (offset < 0)
? ? ? {
? ? ? ? ret = ?- EINVAL;
? ? ? ? break;
? ? ? }
? ? ? if ((unsigned int)offset > GLOBALMEM_SIZE)
? ? ? {
? ? ? ? ret = ?- EINVAL;
? ? ? ? break;
? ? ? }
? ? ? filp->f_pos = (unsigned int)offset;
? ? ? ret = filp->f_pos;
? ? ? break;
? ? case 1: ? /*相對文件當(dāng)前位置偏移*/
? ? ? if ((filp->f_pos + offset) > GLOBALMEM_SIZE)
? ? ? {
? ? ? ? ret = ?- EINVAL;
? ? ? ? break;
? ? ? }
? ? ? if ((filp->f_pos + offset) < 0)
? ? ? {
? ? ? ? ret = ?- EINVAL;
? ? ? ? break;
? ? ? }
? ? ? filp->f_pos += offset;
? ? ? ret = filp->f_pos;
? ? ? break;
? ? default:
? ? ? ret = ?- EINVAL;
? ? ? break;
? }
? return ret;
}
/*文件操作結(jié)構(gòu)體*/
static const struct file_operations globalmem_fops =
{
? .owner = THIS_MODULE,
? .llseek = globalmem_llseek,
? .read = globalmem_read,
? .write = globalmem_write,
? .ioctl = globalmem_ioctl,
? .open = globalmem_open,
? .release = globalmem_release,
};
/*初始化并注冊cdev*/
static void globalmem_setup_cdev(struct globalmem_dev *dev, int index)
{
? int err, devno = MKDEV(globalmem_major, index);
? cdev_init(&dev->cdev, &globalmem_fops);
? dev->cdev.owner = THIS_MODULE;
? dev->cdev.ops = &globalmem_fops;
? err = cdev_add(&dev->cdev, devno, 1);
? if (err)
? ? printk(KERN_NOTICE "Error %d adding LED%d", err, index);
}
/*設(shè)備驅(qū)動模塊加載函數(shù)*/
int globalmem_init(void)
{
? int result;
? dev_t devno = MKDEV(globalmem_major, 0);
? /* 申請設(shè)備號*/
? if (globalmem_major)
? ? result = register_chrdev_region(devno, 2, "globalmem");
? else ?/* 動態(tài)申請設(shè)備號 */
? {
? ? result = alloc_chrdev_region(&devno, 0, 2, "globalmem");
? ? globalmem_major = MAJOR(devno);
? } ?
? if (result < 0)
? ? return result;
? ??
? /* 動態(tài)申請2個設(shè)備結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存*/
? globalmem_devp = kmalloc(2*sizeof(struct globalmem_dev), GFP_KERNEL);
? if (!globalmem_devp) ? ?/*申請失敗*/
? {
? ? result = ?- ENOMEM;
? ? goto fail_malloc;
? }
? memset(globalmem_devp, 0, 2*sizeof(struct globalmem_dev));
??
? globalmem_setup_cdev(&globalmem_devp[0], 0);
? globalmem_setup_cdev(&globalmem_devp[1], 1);
? return 0;
? fail_malloc: unregister_chrdev_region(devno, 1);
? return result;
}
/*模塊卸載函數(shù)*/
void globalmem_exit(void)
{
? cdev_del(&(globalmem_devp[0].cdev)); ??
? cdev_del(&(globalmem_devp[1].cdev)); ? /*注銷cdev*/
? kfree(globalmem_devp); ? ? /*釋放設(shè)備結(jié)構(gòu)體內(nèi)存*/
? unregister_chrdev_region(MKDEV(globalmem_major, 0), 2); /*釋放設(shè)備號*/
}
MODULE_AUTHOR("Song Baohua");
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
module_param(globalmem_major, int, S_IRUGO);
module_init(globalmem_init);
module_exit(globalmem_exit);
container_of()的作用是通過結(jié)構(gòu)體成員的指針找到對應(yīng)結(jié) 構(gòu) 體 的 指 針 ， 這 個 技 巧 在 Linux 內(nèi) 核 編 程 中 十 分 常 用 。 在 container_of
（inode->i_cdev,struct globalmem_dev,cdev）語句中，傳給 container_of()的第 1 個參數(shù)是結(jié)構(gòu)體成員的指針，第 2 個參數(shù)為整個結(jié)構(gòu)體的類型，第 3 個參數(shù)為傳入的第 1 個參數(shù)即結(jié)構(gòu)體成員的類型，container_of()返回值為整個結(jié)構(gòu)體的指針。
2.8 驗證
編譯 globalmem 的驅(qū)動，得到 globalmem.ko 文件。運行“insmod globalmem.ko”命令加載模塊，通過“l(fā)smod”命令，發(fā)現(xiàn) globalmem 模塊已被加載。再通過“cat ?/proc/devices”命令查看，發(fā)現(xiàn)多出了主設(shè)備號為 254 的“globalmem”字符設(shè)備驅(qū)動，如下所示：
[root@localhost driver_study]# cat /proc/devices
Character devices:
1 mem
2 pty
3 ttyp
4 /dev/vc/0
4 tty
5 /dev/tty
5 /dev/console
5 /dev/ptmx
7 vcs
10 misc
13 input
21 sg
29 fb
128 ptm
136 pts
171 ieee1394
180 usb
189 usb_device
254 globalmem
接下來，通過“mknod /dev/globalmem c 254 0”命令創(chuàng)建“/dev/globalmem”設(shè)備節(jié)點，并通過“echo 'hello world' > /dev/globalmem”命令和“cat /dev/globalmem”命令分別驗證設(shè)備的寫和讀，結(jié)果證明“hello world”字符串被正確地寫入 globalmem字符設(shè)備：
[root@localhost driver_study]# echo 'hello world' > /dev/globalmem
[root@localhost driver_study]# cat /dev/globalmem
hello world
如果啟用了 sysfs 文件系統(tǒng)，將發(fā)現(xiàn)多出了/sys/module/globalmem 目錄，該目錄下
的樹型結(jié)構(gòu)如下所示：
|-- refcnt
'-- sections
|-- .bss
|-- .data
|-- .gnu.linkonce.this_module
|-- .rodata
|-- .rodata.str1.1
|-- .strtab
|-- .symtab
|-- .text
'-- _ _versions
refcnt 記錄了 globalmem 模塊的引用計數(shù)，sections 下包含的多個文件則給出了globalmem所包含的 BSS、數(shù)據(jù)段和代碼段等的地址及其他信息。
對于代碼清單 6.18 給出的支持兩個 globalmem設(shè)備的驅(qū)動，在加載模塊后需創(chuàng)建兩個設(shè)備節(jié)點，/dev/globalmem0 對應(yīng)主設(shè)備號 globalmem_major，次設(shè)備號 0，/dev/globalmem1 對 應(yīng) 主 設(shè) 備 號 globalmem_major ， 次 設(shè) 備 號 1 。 分 別 讀 寫/dev/globalmem0 和/dev/globalmem1，發(fā)現(xiàn)都讀寫到了正確的對應(yīng)設(shè)備。
3.說明
本文是學(xué)習(xí)《Linux?設(shè)備驅(qū)動開發(fā)詳解》字符驅(qū)動部分的筆記。與50位技術(shù)專家面對面20年技術(shù)見證，附贈技術(shù)全景圖
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的linux2.6驱动学习笔记之字符驱动的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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