簡單linux驅動小例子

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。不過我的kernel是2。0。34,在低版本的kernel上可能會出現問題,我還沒測試過。

#define __no_version__
#include 
#include 
char kernel_version  = uts_release;

這一段定義了一些版本資訊,雖然用處不是很大,但也必不可少。johnsonm說所有的驅動程式的開頭都要包含,但我看倒是未必。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

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。相當簡單,不是嗎?

下面就開始寫子程式。

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
unsigned int test_major = 0;
static int read_test(struct inode *node,struct file *file,
char *buf,int count)
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。

static int write_tibet(struct inode *inode,struct file *file,
const char *buf,int count)
static int open_tibet(struct inode *inode,struct file *file )
static void release_tibet(struct inode *inode,struct file *file )

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 = ;

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)
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)

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。下面編譯

$ gcc -o2 -dmodule -d__kernel__ -c test。c

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

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 | awk "\$2=="test" "

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 
#include 
#include 
#include 
main()
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 ？

以上只是乙個簡單的演示。真正實用的驅動程式要複雜的多，要處理如中斷，dma，i/o port等問題。這些才是真正的難點。請看下節，實際情況的處理。

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