linux驱动开发(三):Linux字符设备驱动实例
实现一个字符设备驱动程序
上一篇我们介绍了字符设备架构的大概原理、常用的数据结构和函数。接下来,我们撰写一个简单的驱动程序和用户程序,使用户程序可以通过open、release、read、write等常用的文件操作函数,来完成对驱动程序的打开、关闭、读写等控制。
编写代码前,我们再梳理一下思路。想要实现上述效果,我们的工作主要分为三大部分:
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编写驱动程序,并加载到内核中,等待被用户程序调用。在这一步中,如果使用alloc_chrdev_region()动态申请字符设备号,则需要把它打印出来让程序员知道。
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在console控制台下使用mknod命令创建一个设备节点。在这一步中使用的设备号需要与第一部中的保持一致,且设备节点名称需要记录下来,在用户程序中打开设备时需要使用这个名称。
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编写用户程序,通过调用设备节点间接控制驱动程序。打开设备时使用上一步注册字符设备节点时的命名。
一、驱动程序编写
驱动程序完整代码如下,命名为cdev_driver.c。
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/uaccess.h>
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("zz");
static dev_t devno;
#define KMAX_LEN 32
static int demo_open(struct inode *ind, struct file *fp)
{
printk("demo open\n");
return 0;
}
static int demo_release(struct inode *ind, struct file *fp)
{
printk("demo release\n");
return 0;
}
static ssize_t demo_read(struct file *fp, char __user *buf, size_t size, loff_t *pos)
{
int rc;
char kbuf[KMAX_LEN] = "read test\n";
if (size > KMAX_LEN)
size = KMAX_LEN;
rc = copy_to_user(buf, kbuf, size);
if(rc < 0) {
return -EFAULT;
pr_err("copy_to_user failed!");
}
return size;
}
static ssize_t demo_write(struct file *fp, const char __user *buf, size_t size, loff_t *pos)
{
int rc;
char kbuf[KMAX_LEN];
if (size > KMAX_LEN)
size = KMAX_LEN;
rc = copy_from_user(kbuf, buf, size);
if(rc < 0) {
return -EFAULT;
pr_err("copy_from_user failed!");
}
printk("%s", kbuf);
return size;
}
static struct file_operations fops = {
.open = demo_open,
.release = demo_release,
.read = demo_read,
.write = demo_write,
};
static struct cdev cd;
static int demo_init(void)
{
int rc;
rc = alloc_chrdev_region(&devno, 0, 1, "test");
if(rc < 0) {
pr_err("alloc_chrdev_region failed!");
return rc;
}
printk("MAJOR is %d\n", MAJOR(devno));
printk("MINOR is %d\n", MINOR(devno));
cdev_init(&cd, &fops);
rc = cdev_add(&cd, devno, 1);
if (rc < 0) {
pr_err("cdev_add failed!");
return rc;
}
return 0;
}
static void demo_exit(void)
{
cdev_del(&cd);
unregister_chrdev_region(devno, 1);
return;
}
module_init(demo_init);
module_exit(demo_exit);
二、应用程序编写
驱动程序完全编写完毕,下面编写应用程序。在应用程序中,我们要完成下面的操作:使用open函数打开字符设备,使用read函数从字符设备中读出字符串“read test”,使用write函数向字符设备中写入字符串“write test”,使用close释放字符设备。我们将设备节点的名称命名为test_chr_dev。代码如下,代码文件命名为app.c。
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
int rc;
char buf[32];
int fd = open("/dev/test_chr_dev", O_RDWR);
if (fd < 0) {
printf("open file failed!\n");
return -1;
}
read(fd, buf, 32);
printf("%s", buf);
write(fd, "write test\n", 32);
close(fd);
return 0;
}
三、编写Makefile。
ifneq ($(KERNELRELEASE),)
obj-m := cdev_driver.o
else
KDIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/build
PWD := $(shell pwd)
all:
make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules
clean:
make -C $(KDIR) M=$(PWD) clean
endif
五、程序运行
首先make编译驱动代码。
然后gcc编译用户程序代码。
sudo -s指令进入root模式,insmod加载模块。
dmesg查看一下系统为设备分配的设备号时多少,可以看出主设备号时240。
然后首先使用mknod指令向系统中创建设备节点,注意字符设备号也要设置成240,节点名称要与用户程序中打开的设备文件的名称保持一致,即test_chr_dev。
注:如果删除字符设备,只需要使用rm指令删除字符设备节点即可。
rm /dev/test_chr_dev
运行应用程序。可以看到读功能正常。
dmesg打印一下内核信息,可以看到设备打开、写功能、释放正常。
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