linux字符设备驱动在哪里设置,从点一个灯开始学写Linux字符设备驱动！
原標題：從點一個燈開始學寫Linux字符設備驅動！
[導讀] 前一篇文章，介紹了如何將一個hello word模塊編譯進內核或者編譯為動態加載內核模塊，本篇來介紹一下如何利用Linux驅動模型來完成一個LED燈設備驅動。點一個燈有什么好談呢？況且Linux下有專門的leds驅動子系統。
點燈有啥好聊呢？
在很多嵌入式系統里，有可能需要實現數字開關量輸出，比如：
LED狀態顯示
閥門/繼電器控制
蜂鳴器
......
嵌入式Linux一般需求千變萬化，也不可能這些需求都有現成設備驅動代碼可供使用，所以如何學會完成一個開關量輸出設備的驅動，一方面點個燈可以比較快了解如何具體寫一個字符類設備驅動，另一方面實際項目中對于開關量輸出設備就可以這樣干，所以是具有較強的實用價值的。
要完成這樣一個開關量輸出GPIO的驅動程序，需要梳理梳理下面這些概念：
設備編號
設備掛載
關鍵數據結構
設備編號
字符設備是通過文件系統內的設備名稱進行訪問的，其本質是設備文件系統樹的節點。故Linux下設備也是一個文件，Linux下字符設備在/dev目錄下。可以在開發板的控制臺或者編譯的主Linux系統中利用ls -l /dev查看，如下圖：
對于ls -l列出的屬性，做一個比較細的解析：
細心的朋友或許會發現設備號屬性，在有的文件夾下列出來不是這樣，這就對了！普通文件夾下是這樣：
差別在于一個是文件大小，一個是設備號。
再細心一點的朋友或許還會問，這些/dev下的文件時間屬性為神馬都相差無幾？這是因為/dev設備樹節點是在內核啟動掛載設備驅動動態生成的，所以時間就是系統開機后按次序生成的，你如不信，不妨重啟一下系統在查看一下。
常見文件類型：
d: directory 文件夾
l: link 符號鏈接
p: FIFO pipe 管道文件,可以用mkfifo命令生成創建
s: socket 套接字文件
c: char 字符型設備文件
b: block 塊設備文件
-：常規文件
回到設備號,設備號是一個32位無符號整型數，其中：
12位用來表示主設備號,用于標識設備對應的驅動程序。
20位用來表示次設備號，用于正確確定設備文件所指的設備。
這怎么理解呢，看下串口類設備就比較清楚了：
主設備號一樣證明這些設備共用了一個驅動程序，而次設備號不一樣，則對應了不同的串口設備。那么怎么得到設備號呢？
/*下列定義位于./include/linux/types.h */
typedefu32 __kernel_dev_t;
typedef__kernel_dev_tdev_t;
/* 下面宏用于生成主設備號，次設備號 */
/* 下列定義位于./include/linux/Kdev_t.h */
# defineMINORBITS 20
# defineMINORMASK ((1U << MINORBITS) - 1)
# defineMAJOR(dev) ((unsigned int) ((dev) >> MINORBITS))
# defineMINOR(dev) ((unsigned int) ((dev) & MINORMASK))
# defineMKDEV(ma,mi) (((ma) << MINORBITS) | (mi))
使用舉例：
/* 主設備號 */
MAJOR( dev_tdev);
/* 次設備號 */
MINOR( dev_tdev);
設備掛載
為簡化問題，本文描述一下動態加載設備驅動模塊，暫不考慮設備樹。參考<>一書。可參照前文將驅動編譯成模塊，然后利用下面腳步動態加載模塊。由前面描述，知道設備最終需要在/dev目錄下生成一個設備文件，那么這個設備文件節點是怎么生成呢，看看下面的腳本：
#!/bin/sh
#-----------------------------------------------------------------------
module="led"
device="led"
mode="664"
group="staff"
# 利用insmod命令加載設備模塊
insmod -f $module.ko $* || exit 1
#獲取系統分配的主設備號
major=`cat /proc/devices | awk "$2=="$module" {print $1}"`
# 刪除舊節點
rm -f /dev/${device}
# 創建設備文件節點
mknod /dev/${device} c $major 0
#設置設備文件節點屬性
chgrp $group /dev/${device}
chmod $mode /dev/${device}
這里要提一下/proc/devices，這是一個文件記錄了字符和塊設備的主設備號，以及分配到這些設備號的設備名稱。比如使用cat命令來列出這個文件內容：
關鍵數據結構
字符設備由什么關鍵數據結構進行抽象的呢，來看看：
file_operations定義在./include/linux/fs.h
cdev定義在./include/linux/cdev.h
cdev中與字符設備驅動編程相關兩個數據域：
const struct file_operations *ops;
dev_t dev;設備編號
文件操作符是一個龐大的數據結構，常規字符設備驅動一般需要實現下面一些函數指針：
read:用來實現從設備中讀取數據
write：用于實現寫入數據到設備
ioctl：實現執行設備特定命令的方法
open：用實現打開一個設備文件
release：當file結構被釋放時，將調用這個接口函數點燈設備
先上代碼(可左右滑動顯示)：
# include
# include
# include
# include /* printk */
# include
# include
# include /* everything... */
# include
# include /* copy_*_user */
/*這里具體參考不同開發板的電路 GPIOC24 */
# defineLED_CTRL (2*32+24)
staticconstunsignedintled_pad_cfg = LED_CTRL;
structt_led_dev{
structcdevcdev;
unsignedcharvalue;
};
structt_led_devled_dev;
staticdev_tled_major;
staticdev_tled_minor= 0;
staticintled_open(struct inode * inode,struct file * filp)
{
filp->private_data = &led_dev;
printk ( "led is opened!n");
return0;
}
staticintled_release(struct inode * inode,
struct file * filp)
{
return0;
}
staticssize_t led_read(struct file * file,
char__user * buf,
size_tcount,
loff_t*ppos)
{
ssize_tret= 1;
if(copy_to_user(&(led_dev.value),buf, 1))
return-EFAULT;
printk ( "led is read!n");
returnret;
}
staticssize_t led_write(struct file * filp,
constchar__user *buf,
size_tcount, loff_t*ppos)
{
unsignedcharvalue;
ssize_tretval = 0;
if(copy_from_user(&value,buf, 1))
return-EFAULT;
if(value& 0x01)
gpio_set_value(led_pad_cfg, 1);
else
gpio_set_value(led_pad_cfg, 0);
printk ( "led is written!n");
returnretval;
}
staticconststructfile_operationsled_fops= {
.owner = THIS_MODULE,
.read = led_read,
.write = led_write,
.open = led_open,
.release = led_release,
};
staticvoidled_setup_cdev(struct t_led_dev * dev, intindex)
{
/* 初始化字符設備驅動數據域 */
interr,devno = MKDEV(led_major,led_minor+index);
cdev_init(&(dev->cdev),&led_fops);
dev->cdev.owner = THIS_MODULE;
dev->cdev.ops = &led_fops;
/* 字符設備注冊 */
err = cdev_add(&(dev->cdev),devno, 1);
if(err)
printk(KERN_NOTICE "Error %d adding led %d",err,index);
}
staticintled_gpio_init( void)
{
if(gpio_request(LED_CTRL, "led") < 0) {
printk( "Led request gpio failedn");
return-1;
}
printk( "Led gpio requested okn");
gpio_direction_output(LED_CTRL, 1);
gpio_set_value(LED_CTRL, 1);
return0;
}
/* 注銷設備 */
voidled_cleanup( void)
{
dev_tdevno = MKDEV(led_major, led_minor);
gpio_set_value(LED_CTRL, 0);
gpio_free(LED_CTRL);
cdev_del(&led_dev.cdev);
unregister_chrdev_region(devno, 1); //注銷設備號
}
/* 注冊設備 */
staticintled_init( void)
{
intresult;
dev_tdev = MKDEV( led_major, 0);
/* 動態分配設備號 */
result = alloc_chrdev_region(&dev, 0, 1, "led");
if(result< 0)
returnresult;
led_major = MAJOR(dev);
memset(&led_dev, 0, sizeof(struct t_led_dev));
led_setup_cdev(&led_dev, 0);
led_gpio_init;
printk ( "led device initialised!n");
returnresult;
}
module_init(led_init);
module_exit(led_cleanup);
MODULE_DEION( "Led device demo");
MODULE_AUTHOR( "embinn");
MODULE_LICENSE( "GPL");
來總結一下要點：
init函數，需要用module_init宏包起來，本例中即為led_init，module_init宏的作用就是選編譯為模塊或進內核的底層實現，建議剛開始不必深究。一般而言主要實現：
申請分配主設備號alloc_chrdev_region
為特定設備相關數據結構分配內存
將入口函數(open read write等)與字符設備驅動的cdev抽象數據結構關聯
將主設備與驅動程序cdev相關聯
申請硬件資源，初始化硬件
調用cdev_add注冊設備
exit函數，一樣需要用module_exit包起來，主要負責：
釋放硬件資源
調用cdev_del刪除設備
調用unregister_chrdev_region注銷設備號
用戶空間與驅動數據交換
copy_to_user，如其名一樣，將內核空間數據信息傳遞到用戶空間
copy_from_user，如其名一樣，從用戶空間拷貝數據進內核空間
善用printk進行驅動調試，這是內核打印函數。
gpio相關操作函數，這里就不一一列舉其作用了，比較容易理解。測試驅動# include
# include
# include
# include
# defineREAD_SIZE 10
intmain( intargc, char**argv){
intfd,count;
floatvalue;
unsignedcharbuf[READ_SIZE+ 1];
printf( "Cmd argv[0]:%s,argv[1]:%s,argv[2]:%sn",argv[ 0],argv[ 1],argv[ 2] );
if( argc< 2){
printf( "[Usage: test device_name ]n");
exit( 0);
}
if( strlen(argv[ 2]!= 1)
printf( "Invalid parametern");
if(( fd = open(argv[ 1],O_WRONLY ))< 0){
printf( "Error:can not open the device: %sn",argv[ 1] );
exit( 1);
}
if(argv[ 2][ 0] == '1')
buf[ 0] = 1;
elseif(argv[ 2][ 0] == '0')
buf[ 0] = 0;
else
printf( "Invalid parametern");
printf( "write: %dn",buf[ 0]);
if( (count = write( fd, buf , 1))< 0){
perror( "write error.n");
exit( 1);
}
close(fd);
printf( "close device %sn",argv[ 1] );
return0;
}
編譯成可執行文件，調用前面的腳本加載設備后，在/dev下就可以看到led設備了。 比如測試代碼編譯成ledTest執行文件，則使用下面命令運行測試程序就可以看到led控制效果了：
/*打開led 具體取決電路是高有效還是低有效*/
./ledTest /dev/led 1
./ledTest /dev/led 0
這樣就實現了用戶空間驅動底層設備了，實際應用代碼就可以這樣去訪問底層的字符型設備。
總結一下
本文總結了簡單字符設備的驅動開發的一些要點，以及如何動態加載，在設備文件系統樹上創建設備節點，并演示了驅動以及驅動使用的基本要點。
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總結
以上是生活随笔為你收集整理的linux字符设备驱动在哪里设置,从点一个灯开始学写Linux字符设备驱动！的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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