字符设备驱动框架

Linux中设备分类：

按照对设备的访问方式可分为以下三类：

1.字符设备(char device)

(1)例如：键盘、鼠标、串口、帧缓存等；

(2)通过/dev/下的设备节点访问；以字节为单位访问；

(3)一般只支持顺序访问；(特例：帧缓存framebuffer)

(4)无缓冲。

2.块设备(block device)

(1)例如：磁盘、光驱、flash等；

(2)以固定大小为单位访问：磁盘以扇区(512B)为单位；flash以页为单位。

(3)支持随机访问；

(4)有缓冲(减少磁盘IO，提高效率)。

3.网络设备(network device)

(1)无设备文件(节点)；

(2)应用层通过socket接口访问网络设备(报文发送和接收的媒介)。

设备驱动在内核中的结构：

1.VFS虚拟文件系统作用：向应用层提供一致的文件访问接口，正是由于VFS

的存在，才可以将设备以文件的方式访问。

2.虚拟文件系统，存在于内存中，不在磁盘上，掉电丢失。例如：/proc、/sys、

/tmp。

设备号：

1.作用：唯一地标识一个设备；

2.类型：dev_t devno;即32位无符号整型；

3.组成：

(1)主设备号：用于区分不同类型(按功能划分)的设备；

(2)此设备号：用于区分相同类型的不同设备。

注意：相同类型的设备(主设备号相同)可以使用同一个驱动。

4.构建设备号：

int major = 250; int minor = 0;

(1)dev_t devno = (major << 20) | minor;不建议使用；

(2)利用宏来构建：dev_t devno = MKDEV (major, minor);

注意：我们可以通过文件$(srctree)/documentation/device.txt来查看内核对设备号的分配情况。

(1)该文本中的有对应设备文件的设备号是已经被申请过的，我们不可以重

复使用(申请)；

(2)从中可以看出，我们在编写驱动程序时可以使用的主设备号范围为

240~254，为了方便记忆，通常使用250作为主设备号。

字符设备驱动框架：

驱动：作用，为应用层提供访问设备的接口(对设备发的各种操作)。

一、申请设备号

1.构建设备号：dev_t devno = MKDEV (major, minor);

2.申请设备号：

(1)动态申请：alloc_chrdev_region；

(2)静态申请： register_chrdev_region。

(3)静态申请设备号的优缺点：

优点：可以提前创建设备文件；

缺点：有可能会发成冲突，导致申请失败。

(4)register_chrdev_region函数详解：

注意：

①最后一个参数是设备名称。且在/proc/devices下会有关于当前

系统已经注册成功的设备信息；

②申请设备号应在加载函数中实现；同时，在卸载函数中我们也要

调用unregister_chrdev_region来释放设备号。

二、实现操作集合struct file_operations {……}

struct file_operations {

struct module *owner;

loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);

ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);

ssize_t (*write) (struct file *,const char __user *,size_t,loff_t *);

unsigned int (*poll) (struct fiel *, poll_table *);

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

long (*unlock_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);

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

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

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

int (*flush) (struct file *, fl_owner_t id);

int (*lock) (struct file *, int, struct file_lock *);

……

};除owner成员外，其他成员均是对文件进行相关操作的函数指针。

1.对设备的大多数操作函数都有参数struct file *filp；

2.在起始阶段我们可以先定义一个空的操作集合：

struct file_operations { .owner = THIS_MODULE };

注意：

(1)可以看出宏THIS_MODULE代表结构体struct module的起始地址；

(2)我们可以通过“. = <……>,”语法来给结构

体指定成员赋值。

三、注册字符设备：

1.通过结构体struct cdev将设备号devno和操作集合file_operations

关联起来；

2.并将cdev结构体加入到内核维护的cdev链表中。(计算机系统支持很多

字符设备，内核会维护一个cdev链表，这样我们就可以通过设备号找到

对应的操作集合了)

3.cdev结构体的定义如下：

4.我们通过调用内核函数cdev_init和cdev_add来完成字符设备的注册。