字元驅動程式例項剖析

字元驅動程式例項剖析

我們來寫乙個最簡單的字元裝置驅動程式。雖然它什麼也不做，但是通過它可以了解linux的裝置驅動程式的工作原理。把下面的c**輸入機器，你就會獲得乙個真正的裝置驅動程式。

由於使用者程序是通過裝置檔案同硬體打交道，對裝置檔案的操作方式不外乎就是一些系統呼叫，如 open，read，write，close…，注意，不是fopen， fread，但是如何把系統呼叫和驅動程式關聯起來呢?這需要了解乙個非常關鍵的資料結構：

struct file_operations {

int (*seek) (struct inode * ，struct file *， off_t ，int);

int (*read) (struct inode * ，struct file *， char ，int);

int (*write) (struct inode * ，struct file *， off_t ，int);

int (*readdir) (struct inode * ，struct file *， struct dirent * ，int);

int (*select) (struct inode * ，struct file *， int ，select_table *);

int (*ioctl) (struct inode * ，struct file *， unsined int ，unsigned long);

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

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

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

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

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

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

int (*revalidate) (dev_t dev);

這個結構的每乙個成員的名字都對應著乙個系統呼叫。使用者程序利用系統呼叫在對裝置檔案進行諸如read/write操作時，系統呼叫通過裝置檔案的主裝置號找到相應的裝置驅動程式，然後讀取這個資料結構相應的函式指標，接著把控制權交給該函式。這是linux的裝置驅動程式工作的基本原理。既然是這樣，則編寫裝置驅動程式的主要工作就是編寫子函式，並填充file_operations的各個域。

下面就開始寫子程式。

#include 基本的型別定義

#include 檔案系統使用相關的標頭檔案

#include

unsigned int test_major = 0;

static int read_test(struct inode *inode，struct file *file，char *buf，int count)

int left; 使用者空間和核心空間

if (verify_area(verify_write，buf，count) == -efault )

return -efault;

for(left = count ;left >0 ;left--)

__put_user(1，buf，1);

buf++;

return count;

這個函式是為read呼叫準備的。當呼叫read時，read_test()被呼叫，它把使用者的緩衝區全部寫1。buf 是read呼叫的乙個引數。它是使用者程序空間的乙個位址。但是在read_test被呼叫時，系統進入核心態。所以不能使用buf這個位址，必須用__put_user()，這是kernel提供的乙個函式，用於向使用者傳送資料。另外還有很多類似功能的函式。請參考，在向使用者空間拷貝資料之前，必須驗證buf是否可用。這就用到函式verify_area。為了驗證buf是否可以用。

static int write_test(struct inode *inode，struct file *file，const char *buf，int count)

return count;

static int open_test(struct inode *inode，struct file *file )

mod_inc_use_count; 模組計數加以，表示當前核心有個裝置載入核心當中去

return 0;

static void release_test(struct inode *inode，struct file *file )

mod_dec_use_count;

這幾個函式都是空操作。實際呼叫發生時什麼也不做，他們僅僅為下面的結構提供函式指標。

struct file_operations test_fops = {?

read_test，

write_test，

open_test，

release_test，

裝置驅動程式的主體可以說是寫好了。現在要把驅動程式嵌入核心。驅動程式可以按照兩種方式編譯。一種是編譯進kernel，另一種是編譯成模組(modules)，如果編譯進核心的話，會增加核心的大小，還要改動核心的原始檔，而且不能動態的解除安裝，不利於除錯，所以推薦使用模組方式。

int init_module(void)

int result;

result = register_chrdev(0， "test"， &test_fops); 對裝置操作的整個介面

if (result <0) {

printk(kern_info "test: can't get major number ");

return result;

if (test_major == 0) test_major = result; /* dynamic */

return 0;

在用insmod命令將編譯好的模組調入記憶體時，init_module 函式被呼叫。在這裡，init_module只做了一件事，就是向系統的字元裝置表登記了乙個字元裝置。register_chrdev需要三個引數，引數一是希望獲得的裝置號，如果是零的話，系統將選擇乙個沒有被占用的裝置號返回。引數二是裝置檔名，引數三用來登記驅動程式實際執行操作的函式的指標。

如果登記成功，返回裝置的主裝置號，不成功，返回乙個負值。

void cleanup_module(void)

unregister_chrdev(test_major，"test");

在用rmmod解除安裝模組時，cleanup_module函式被呼叫，它釋放字元裝置test在系統字元裝置表中占有的表項。

乙個極其簡單的字元裝置可以說寫好了，檔名就叫test.c吧。

$ gcc -o2 -dmodule -d__kernel__ -c test.c –c表示輸出制定名，自動生成.o檔案

得到檔案test.o就是乙個裝置驅動程式。

如果裝置驅動程式有多個檔案，把每個檔案按上面的命令列編譯，然後

ld -r file1.o file2.o -o modulename。

驅動程式已經編譯好了，現在把它安裝到系統中去。

$ insmod –f test.o

如果安裝成功，在/proc/devices檔案中就可以看到裝置test，並可以看到它的主裝置號。要解除安裝的話，執行 :

$ rmmod test

下一步要建立裝置檔案。

mknod /dev/test c major minor

c 是指字元裝置，major是主裝置號，就是在/proc/devices裡看到的。

用shell命令

$ cat /proc/devices

就可以獲得主裝置號，可以把上面的命令列加入你的shell script中去。

minor是從裝置號，設定成0就可以了。

我們現在可以通過裝置檔案來訪問我們的驅動程式。寫乙個小小的測試程式。

#include

main()

int testdev;

int i;

char buf[10];

testdev = open("/dev/test"，o_rdwr);

if ( testdev == -1 )

printf("cann't open file ");

exit(0);

read(testdev，buf，10);

for (i = 0; i <10;i++)

printf("%d "，buf[i]);

close(testdev);

編譯執行，看看是不是列印出全1 ？

字元驅動程式例項剖析

字元裝置驅動程式例項一

linux 驅動程式高階字元驅動程式

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