字符设备驱动程序共42页文档
字符设备驱动程序
字符设备驱动程序字符设备驱动程序与块设备不同。
所涉及的键盘驱动、控制台显示驱动和串口驱动以及与这些驱动有关的接口、算法程序都紧密相关。
他们共同协作实现控制台终端和串口终端功能。
下图反映了控制台键盘中断处理过程。
以上为总的处理流程，下面对每一个驱动分开分析。
首先是键盘驱动。
键盘驱动用汇编写的，比较难理解，牵涉内容较多，有键盘控制器804X的编程，还有扫描码（共3套，这里用第二套）和控制命令及控制序列（p209~210有讲解）。
由于键盘从XT发展到AT到现在PS/2，USB，无线键盘，发展较快，驱动各有不同，此版本驱动为兼容XT，将扫描码映射为XT再处理，因此仅供参考。
CNIX操作系统的键盘驱动实现为C语言，可读性更好。
键盘驱动键盘驱动就是上图键盘硬件中断的过程。
keyboard.S中的_keyboard_interrupt 函数为中断主流程，文件中其他函数均被其调用。
以上打星处为键盘驱动的核心，即主要处理过程，针对不同扫描码分别处理，并最终将转换后所得ASCII 码或控制序列放入控制台tty 结构的读缓冲队列read_q 中。
键处理程序跳转表为key_table ，根据扫描码调用不同处理程序，对于“普通键”，即只有一个字符返回且没有含义变化的键，调用do_self 函数。
其他均为“特殊键”：1. crtrl 键的按下和释放 2. alt 键的按下和释放 3. shift 键的按下和释放 4. caps lock 键的按下和释放（释放直接返回，不作任何处理） 5. scroll lock 键的按下 6. num lock 的按下 7. 数字键盘的处理（包括alt-ctrl+delete 的处理，因为老式键盘delete 键在数字小键盘上。
还包括对光标移动键的分别处理） 8. 功能键（F1~F12）的处理 9. 减号的处理（老键盘’/’与’-’以0xe0加以区分，可能其中一键要按shift ）do_self 是最常用的流程，即跳转表中使用频率最高的流程：控制台程序控制台程序分两部分：1. 控制台初始化 2. 控制台写函数控制台初始化函数根据EGA单色、MDA单色、EGA彩色、CGA各种显卡设置显卡类型、显存占用内存的起始地址、结束地址、显示索引寄存器端口和显示数据寄存器端口。
设备驱动程序(精品PPT)
{初始化硬件(yìnɡ jiàn)，注册设备，创立设备节点… }
static void __exit my_exit(void) {删除设备(shèbèi)节点，注销设备(shèbèi)… }
static struct file_operations my_fops = { 对文件操作结构体成员定义初始值… }
unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *); int (*ioctl) (struct inode *, struct file *, unsigned int, unsigned long);
int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);
1 root
root
4, 65 Jan 1 00:00 ttyS1
1 root
root
4, 66 Jan 1 00:00 ttyS2
1 root
root
4, 67 Jan 1 00:00 ttyS3
1 root
root
4, 68 Jan 1 00:00 ttyS4
1 root
root
0 Jan 1 00:00 misc
root
1, 8 Jan 1 00:00 random
1 root
root
1, 9 Jan 1 00:00 urandom
1 root
root
5, 0 Jan 1 00:00 tty
1 root
root
5, 1 Jan 1 00:00 console
字符设备驱动程序实验报告
操作系统课程设计报告字符驱动设备程序一、概述1.1课程设计目的设备驱动充当了硬件和应用软件之间的纽带，它使得应用软件只需要调用软件的应用编程接口（API）就可以让硬件去完成要求的工作，在有操作系统的情况下，必须按照相应的架构设计驱动，才能将驱动良好的整合入操作系统的内核。
通过这次课程设计可以了解linux的模块机制，懂得如何加载模块和卸载模块，进一步熟悉模块的相关操作。
加深对驱动程序定义和设计的了解，了解linux驱动的编写过程。
1.2 课程设计内容与要求(1)设计Windows XP或者Linux操作系统下的设备驱动程序;(2)设备类型可以是字符设备、块设备或者网络设备;(3)设备可以是虚拟的也可以是实际设备;1.3设计步骤1)file_operations结构体设计2)模块初始化、模块卸载函数实现3)读写函数的实现4)测试程序编写5)驱动程序编译和加载6)驱动程序测试二、基本概念和原理Linux系统从各异的设备中提取了共性的特征，将设备分为三类：字符设备、块设备和网络设备。
内核针对每一类设备都提供了对应的驱动模型框架，包括基本的内核设施和文件接口。
系统调用是操作系统内核和应用程序之间的接口，设备驱动程序是操作系统内核和机器硬件之间的接口。
设备驱动程序为应用程序屏蔽了硬件的细节，这样在应用程序看来，硬件设备只是一个设备文件，应用程序可以象操作普通文件一样对硬件设备进行操作。
设备驱动程序是内核的一部分，它完成以下的功能:1、对设备初始化和释放；2、把数据从内核传送到硬件和从硬件读取数据；3、读取应用程序传送给设备文件的数据和回送应用程序请求的数据；4、检测和处理设备出现的错误。
字符设备驱动程序：控制长短不一致字符列，应用程序直接呼叫的、没有缓存的设备驱动程序。
字符设备驱动程序所提供的功能是以设备文件的形式提供给用户空间程序使用，应用程序中使用open（）、close（）、read（）、write（）等文件处理函数，并且以普通文件方式处理设备文件，从而控制硬件。
第1章 Linux字符设备驱动程序资料
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嵌入式操作系统
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BTTC
五、Linux内核中断
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嵌入式操作系统
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BTTC
五、Linux内核中断
中断处理流程如下：
（1）发生中断时，CPU执行异常向量vector_irq的代码。 （2）在 vector_irq里面，最终会调用中断处理的总入口函数 asm_do_IRQ。 （3） asm_do_IRQ根据中断号调用irq_desc数组项中的 handle_irq。 （4） handle_irq会使用chip成员中的函数来设置硬件，比如清 除中断、禁止中断、重新使能中断等。 （5） handle_irq逐个调用用户在action链表中注册的处理函数。 中断体系结构的初始化就是构造这些数据结构，比如 irq_desc数组项中的handle_irq、chip等成员；用户注册中断 时就是构造action链表；用户卸载中断时就是从action链表中 去除不需要的项。
• 应用——驱动模型
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BTTC
二、字符设备驱动程序
• 4、设备操作实现
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BTTC
二、字符设备驱动程序
• 设备操作
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BTTC
二、字符设备驱动程序
• 设备操作
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嵌入式操作系统
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BTTC
五、Linux内核中断
• 中断注册（参数）
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最简单的字符设备驱动程序
最简单的字符设备驱动程序⾸先，先理清⼀下简单字符设备驱动程序的思路：（1）申请设备号动态申请：int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count,const char *name)静态申请：int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name)成功返回0，失败返回负数，并置于errno（2）分配cdev ，可以使⽤struct cdev *cdev_alloc(void) ，或者静态定义全局cdev变量（3）初始化cdev若使⽤动态分配，则需要进⾏初始化：void cdev_init(struct cdev *cdev, const structfile_operations *fops) ，mem_cdev.owner = THIS_MODULE;若动态内存定义初始化：struct cdev *mem_cdev = cdev_alloc(); mem_cdev->ops =&fops; mem_cdev->owner = THIS_MODULE（4）添加cdevint cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev,unsigned count)若使⽤内存模拟字符设备，则还需申请空间：mem_devp = kmalloc( 2 * sizeof(struct mem_dev), GFP_KERNEL);if(!mem_devp){result = -ENOMEM;goto fail_malloc;}memset(mem_devp, 0, sizeof(struct mem_dev));for(i = 0; i < 2; i++){mem_devp[i].size = MEMDEV_SIZE;mem_devp[i].data = kmalloc(MEMDEV_SIZE, GFP_KERNEL);memset(mem_devp[i].data, 0, MEMDEV_SIZE);}申请失败情况下，记得注销设备号，使⽤void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count)（5）构造file_operations结构体（结构体字段的初始化）static const struct file_operations mem_fops ={.owner = THIS_MODULE,.llseek = mem_llseek,.read = mem_read,.write = mem_write,.open = mem_open,.release = mem_release,};（6）实现file_operations⽀持的函数int mem_open(struct inode *inode, struct file *filp){struct mem_dev *dev;int num = MINOR(inode->i_rdev);if(num >= MEMDEV_NR_DEVS)return -ENODEV;dev = &mem_devp[num];filp->private_data = dev;return 0;}static ssize_t mem_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos){unsigned long p = *ppos;unsigned int count = size;int ret = 0;struct mem_dev *dev = filp->private_data;if(p > MEMDEV_SIZE)return 0;if(count > MEMDEV_SIZE - p)count = MEMDEV_SIZE - p;if(copy_to_user(buf, (void *)(dev->data + p), count)){ret = -EFAULT;}else{*ppos += count;ret = count;printk(KERN_INFO "read %d bytes from %ld", count, p);}return ret;}static ssize_t mem_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos) {unsigned long p = *ppos;unsigned int count = size;int ret = 0;struct mem_dev *dev = filp->private_data;if(p > MEMDEV_SIZE)return 0;if(count > MEMDEV_SIZE - p)count = MEMDEV_SIZE - p;if(copy_from_user(dev->data + p, buf, count)){ret = -EFAULT;}else{*ppos += count;ret = count;printk(KERN_INFO "writen %d bytes from %ld", count, p);}return ret;}static loff_t mem_llseek(struct file *filp, loff_t offset, int whence){loff_t newpos;switch(whence){case 0:newpos = offset;break;case 1:newpos = filp->f_pos+offset;break;case 2:newpos = MEMDEV_SIZE - 1 + offset;break;default:return -EINVAL;}if((newpos < 0) || (newpos > MEMDEV_SIZE)) return -EINVAL;filp->f_pos = newpos;return newpos;}int mem_release(struct inode *inode, struct file *filp) {return 0;}测试代码：#include <stdio.h>int main(){FILE *fp = NULL;char Buf[4096];strcpy(Buf, "mem is char dev!");printf("Buf:%s\n",Buf);fp = fopen("/dev/memdev1", "r+");if(fp == NULL){printf("open memdev1 error!\n");}fwrite(Buf, sizeof(Buf), 1, fp);fseek(fp, 0, SEEK_SET);strcpy(Buf,"Buf is NULL!");printf("Buf: %s\n",Buf);fread(Buf, sizeof(Buf), 1, fp);printf("Buf: %s\n",Buf);return 0;}。
设备驱动——字符设备驱动
一、字符设备驱动重要数据结构：ｓｔｒｕｃｔ ｆｉｌｅ＿ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ在＜ｌｉｎｕｘ／ｆｓ．ｈ＞定义如下：ｓｔｒｕｃｔ ｆｉｌｅ＿ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ ｛ｓｔｒｕｃｔ ｍｏｄｕｌｅ ＊ｏｗｎｅｒ； ／／ 拥有该结构的模块的指针，一般为ＴＨＩＳ＿ＭＯＤＵＬＥＳ ｌｏｆｆ＿ｔ （＊ｌｌｓｅｅｋ） （ｓｔｒｕｃｔ ｆｉｌｅ ＊，ｌｏｆｆ＿ｔ ，ｉｎｔ）； ｓｓｉｚｅ＿ｔ （＊ｒｅａｄ） （ｓｔｒｕｃｔ ｆｉｌｅ ＊ｆｉｌｐ， ｃｈａｒ ＊ｂｕｆｆ， ｓｉｚｅ＿ｔ ｃｏｕｎｔ， ｌｏｆｆ＿ｔ ＊ｏｆｆｐ）； ｓｓｉｚｅ＿ｔ （＊ｗｒｉｔｅ） （ｓｔｒｕｃｔ ｆｉｌｅ ＊ｆｉｌｐ， ｃｏｎｓｔ ｃｈａｒ ＊ｂｕｆｆ， ｓｉｚｅ＿ｔ ｃｏｕｎｔ， ｌｏｆｆ＿ｔ ＊ｏｆｆｐ）；ｉｎｔ （＊ｒｅａｄｄｉｒ） （ｓｔｒｕｃｔ ｆｉｌｅ ＊， ｖｏｉｄ ＊， ｆｉｌｌｄｉｒ＿ｔ）； ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｉｎｔ （＊ｐｏｌｌ） （ｓｔｒｕｃｔ ｆｉｌｅ ＊， ｓｔｒｕｃｔ ｐｏｌｌ＿ｔａｂｌｅ＿ｓｔｒｕｃｔ ＊）； ｉｎｔ （＊ｉｏｃｔｌ） （ｓｔｒｕｃｔ ｉｎｏｄｅ ＊， ｓｔｒｕｃｔ ｆｉｌｅ ＊， ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｉｎｔ， ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｌｏｎｇ）； ｉｎｔ （＊ｍｍａｐ） （ｓｔｒｕｃｔ ｆｉｌｅ ＊， ｓｔｒｕｃｔ ｖｍ＿ａｒｅａ＿ｓｔｒｕｃｔ ＊）； ｉｎｔ （＊ｏｐｅｎ） （ｓｔｒｕｃｔ ｉｎｏｄｅ ＊， ｓｔｒｕｃｔ ｆｉｌｅ ＊）； ｉｎｔ （＊ｆｌｕｓｈ） （ｓｔｒｕｃｔ ｆｉｌｅ ＊）； ｉｎｔ （＊ｒｅｌｅａｓｅ） （ｓｔｒｕｃｔ ｉｎｏｄｅ ＊， ｓｔｒｕｃｔ ｆｉｌｅ ＊）； ｉｎｔ （＊ｆｓｙｎｃ） （ｓｔｒｕｃｔ ｆｉｌｅ ＊， ｓｔｒｕｃｔ ｄｅｎｔｒｙ ＊）； ｉｎｔ （＊ｆａｓｙｎｃ） （ｉｎｔ， ｓｔｒｕｃｔ ｆｉｌｅ ＊， ｉｎｔ）； ｉｎｔ （＊ｃｈｅｃｋ＿ｍｅｄｉａ＿ｃｈａｎｇｅ） （ｋｄｅｖ＿ｔ ｄｅｖ）； ｉｎｔ （＊ｒｅｖａｌｉｄａｔｅ） （ｋｄｅｖ＿ｔ ｄｅｖ）； ｉｎｔ （＊ｌｏｃｋ） （ｓｔｒｕｃｔ ｆｉｌｅ ＊， ｉｎｔ， ｓｔｒｕｃｔ ｆｉｌｅ＿ｌｏｃｋ ＊）； ｝； ｓｒｔｕｃｔ ｆｉｌｅ数据结构定义如下：ｓｔｒｕｃｔ ｆｉｌｅ ｛ ｍｏｄｅ＿ｔ ｆ＿ｍｏｄｅ；／＊标识文件是否可读或可写，ＦＭＯＤＥ＿ＲＥＡＤ或ＦＭＯＤＥ＿ＷＲＩＴＥ＊／ ｄｅｖ＿ｔ ｆ＿ｒｄｅｖ； ／＊ 用于／ｄｅｖ／ｔｔｙ ＊／ ｏｆｆ＿ｔ ｆ＿ｐｏｓ； ／＊ 当前文件位移 ＊／ ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｓｈｏｒｔ ｆ＿ｆｌａｇｓ； ／＊ 文件标志，如Ｏ＿ＲＤＯＮＬＹ、Ｏ＿ＮＯＮＢＬＯＣＫ和Ｏ＿ＳＹＮＣ ＊／ ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｓｈｏｒｔ ｆ＿ｃｏｕｎｔ； ／＊ 打开的文件数目 ＊／ ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｓｈｏｒｔ ｆ＿ｒｅａｄａ； ｓｔｒｕｃｔ ｉｎｏｄｅ ＊ｆ＿ｉｎｏｄｅ； ／＊指向ｉｎｏｄｅ的结构指针 ＊／ ｓｔｒｕｃｔ ｆｉｌｅ＿ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ ＊ｆ＿ｏｐ；／＊ 文件索引指针 ＊／ ｝；１、字符设备驱动编写流程：（１）定义加载驱动模块接口 ｍｏｄｕｌｅ＿ｉｎｉｔ（ｃａｌｌ＿ｉｎｉｔ）；（２）定义ｆｉｌｅ＿ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ结构变量并实现结构函数（３）编写初始化ｃａｌｌ＿ｉｎｉｔ（）函数，在该函数中注册设备（４）定义卸载驱动模块入口ｍｏｄｕｌｅ＿ｅｘｉｔ（ｃａｌｌ＿ｅｘｉｔ）；（５）编写ｃａｌｌ＿ｅｘｉｔ（）函数，在该函数中注销设备；实例：ｄｅｖ．ｃ＃ｉｎｃｌｕｄｅ ＜ｌｉｎｕｘ／ｍｏｄｕｌｅ．ｈ＞＃ｉｎｃｌｕｄｅ ＜ｌｉｎｕｘ／ｆｓ．ｈ＞＃ｉｎｃｌｕｄｅ ＜ｌｉｎｕｘ／ｋｅｒｎｅｌ．ｈ＞＃ｄｅｆｉｎｅ ＤＥＶ＿ＮＡＭＥ ＂ｃａｌｌｄｅｖ＂＃ｄｅｆｉｎｅ ＤＥＶ＿ＭＡＪＯＲ ２４０ｌｏｆｆ＿ｔ ｃａｌｌ＿ｌｌｓｅｅｋ （ｓｔｒｕｃｔ ｆｉｌｅ ＊ｆｉｌｐ，ｌｏｆｆ＿ｔ ｏｆｆ，ｉｎｔ ｗｈｅｎｃｅ）｛ｐｒｉｎｔｋ（＂ｃａｌｌ ｌｌｓｅｅｋ －＞ｏｆｆ ：％０８ｘ，ｗｈｅｎｃｅ ：％０８ｘ ＼ｎ＂，ｏｆｆ，ｗｈｅｎｃｅ）；ｒｅｔｕｒｎ ０ｘ２３；｝ｓｓｉｚｅ＿ｔ ｃａｌｌ＿ｒｅａｄ （ｓｔｒｕｃｔ ｆｉｌｅ ＊ｆｉｌｐ，ｃｈａｒ ＊ｂｕｆｆ，ｓｉｚｅ＿ｔ ｃｏｕｎｔ，ｌｏｆｆ＿ｔ ＊ｏｆｆｐ）｛ｐｒｉｎｔｋ（＂ｃａｌｌ ｒｅａｄ －－－＞ｂｕｆ ：％０８ｘ，ｃｏｕｎｔ ：％０８ｘ ＼ｎ＂，ｂｕｆｆ，ｃｏｕｎｔ）；ｒｅｔｕｒｎ ０ｘ３３；｝ｓｓｉｚｅ＿ｔ ｃａｌｌ＿ｗｒｉｔｅ （ｓｔｒｕｃｔ ｆｉｌｅ ＊ｆｉｌｐ，ｃｏｎｓｔ ｃｈａｒ ＊ｂｕｆ，ｓｉｚｅ＿ｔ ｃｏｕｎｔ，ｌｏｆｆ＿ｔ ＊ｆ＿ｐｏｓ）｛ｐｒｉｎｔｋ（＂ｃａｌｌ ｗｒｉｔｅ －－－＞ｂｕｆ ：％０８ｘ ， ｃｏｕｎｔ ：％０８ｘ ＼ｎ＂，ｂｕｆ，ｃｏｕｎｔ）；ｒｅｔｕｒｎ ０ｘ４３；｝ｉｎｔ ｃａｌｌ＿ｉｏｃｔｌ （ｓｔｒｕｃｔ ｉｎｏｄｅ ＊ｉｎｏｄｅ，ｓｔｒｕｃｔ ｆｉｌｅ ＊ｆｉｌｐ，ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｉｎｔ ｃｍｄ，ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｌｏｎｇ ａｒｇ）｛ｐｒｉｎｔｋ（＂ｃａｌｌ ｉｏｃｔｌ －－－＞ｃｍｄ ：％０８ｘ ，ａｒｇ ：％０８ｘ ＼ｎ＂，ｃｍｄ，ａｒｇ）；ｒｅｔｕｒｎ ０ｘ５３；｝ｉｎｔ ｃａｌｌ＿ｏｐｅｎ（ｓｔｒｕｃｔ ｉｎｏｄｅ ＊ｉｎｏｄｅ ，ｓｔｒｕｃｔ ｆｉｌｅ ＊ｆｉｌｐ）｛ｉｎｔ ｎｕｍ ＝ ＭＩＮＯＲ（ｉｎｏｄｅ－＞ｉ＿ｒｄｅｖ）；ｐｒｉｎｔｋ（＂ｃａｌｌ ｏｐｅｎ－－＞ｍｉｎｏｒ：％ｄ ＼ｎ＂，ｎｕｍ）；ｒｅｔｕｒｎ ０；｝ｉｎｔ ｃａｌｌ＿ｒｅｌｅａｓｅ（ｓｔｒｕｃｔ ｉｎｏｄｅ ＊ｉｎｏｄｅ ，ｓｔｒｕｃｔ ｆｉｌｅ ＊ｆｉｌｐ）｛ｐｒｉｎｔｋ（＂ｃａｌｌｒｅｌｅａｓｅ＼ｎ＂）；ｒｅｔｕｒｎ ０；｝ｓｔｒｕｃｔ ｆｉｌｅ＿ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ ｄｅｖ＿ｆｏｐｓ ＝｛．ｏｗｎｅｒ ＝ ＴＨＩＳ＿ＭＯＤＵＬＥ，．ｌｌｓｅｅｋ ＝ ｃａｌｌ＿ｌｌｓｅｅｋ，．ｒｅａｄ ＝ ｃａｌｌ＿ｒｅａｄ，．ｗｒｉｔｅ ＝ ｃａｌｌ＿ｗｒｉｔｅ，．ｉｏｃｔｌ ＝ ｃａｌｌ＿ｉｏｃｔｌ，．ｏｐｅｎ ＝ ｃａｌｌ＿ｏｐｅｎ，．ｒｅｌｅａｓｅ ＝ ｃａｌｌ＿ｒｅｌｅａｓｅ，｝；ｉｎｔ ｃａｌｌ＿ｉｎｉｔ（ｖｏｉｄ）｛ｉｎｔ ｄｅｖ；ｐｒｉｎｔｋ（＂ｃａｌｌ＿ｄｅｖ ｉｎｉｔ＼ｎ＂）；ｄｅｖ ＝ ｒｅｇｉｓｔｅｒ＿ｃｈｒｄｅｖ（ＤＥＶ＿ＭＡＪＯＲ，ＤＥＶ＿ＮＡＭＥ，＆ｄｅｖ＿ｆｏｐｓ）；ｉｆ（ｄｅｖ ＜ ０）｛ｐｒｉｎｔｋ（＂ｒｅｇｉｓｔｅｒ＿ｃｈｒｄｅｖ ｆａｉｌｅｄ＼ｎ＂）；ｒｅｔｕｒｎ ｄｅｖ；｝ｒｅｔｕｒｎ ０；｝ｖｏｉｄ ｃａｌｌ＿ｅｘｉｔ（ｖｏｉｄ）｛ｐｒｉｎｔｋ（＂ｃａｌｌ＿ｄｅｖ ｅｘｉｔ＼ｎ＂）；ｕｎｒｅｇｉｓｔｅｒ＿ｃｈｒｄｅｖ（ＤＥＶ＿ＭＡＪＯＲ，ＤＥＶ＿ＮＡＭＥ）；｝ｍｏｄｕｌｅ＿ｉｎｉｔ（ｃａｌｌ＿ｉｎｉｔ）；ｍｏｄｕｌｅ＿ｅｘｉｔ（ｃａｌｌ＿ｅｘｉｔ）；ＭＯＤＵＬＥ＿ＬＩＣＥＮＳＥ（＂ＤＵＡＬ ＢＳＤ？ＧＰＬ＂）；２、Ｍａｋｅｆｉｌｅ编写：ｏｂｊ－ｍ ：＝ ｄｅｖ．ｏＫＤＩＲ ：＝ ／ｌｉｂ／ｍｏｄｕｌｅｓ／￥（ｓｈｅｌｌ ｕｎａｍｅ －ｒ）／ｂｕｉｌｄＰＷＤ ：＝ ￥（ｓｈｅｌｌ ｐｗｄ）ｄｅｆａｕｌｔ ：￥（ＭＡＫＥ） －Ｃ ￥（ＫＤＩＲ） ＳＵＢＤＩＲＳ＝￥（ＰＷＤ） ｍｏｄｕｌｅｓｃｌｅａｎ ：ｒｍ －ｒｆ ＊．ｋｏｒｍ －ｒｆ ＊．ｍｏｄ．＊ｒｍ －ｒｆ ．＊．ｃｍｄｒｍ －ｒｆ ＊．ｏ编译驱动程序：ｍａｋｅ ｃｌｅａｎ；ｍａｋｅ加载驱动：ｉｎｓｍｏｄ ｄｅｖ．ｋｏ卸载驱动：ｒｍｍｏｄ ｄｅｖ．ｋｏ查看设备的主设备号：ｃａｔ ／ｐｒｏｃ／ｄｅｖｉｃｅｓ创建设备文件结点：ｍｋｎｏｄ ／ｄｅｖ／ｃａｌｌｄｅｖ ｃ ２４０ ０３、编写测试驱动程序，并编译运行实例：＃ｉｎｃｌｕｄｅ ＜ｓｔｄｉｏ．ｈ＞＃ｉｎｃｌｕｄｅ ＜ｓｙｓ／ｔｙｐｅｓ．ｈ＞＃ｉｎｃｌｕｄｅ ＜ｓｙｓ／ｓｔａｔ．ｈ＞＃ｉｎｃｌｕｄｅ ＜ｓｙｓ／ｉｏｃｔｌ．ｈ＞＃ｉｎｃｌｕｄｅ ＜ｆｃｎｔｌ．ｈ＞＃ｉｎｃｌｕｄｅ ＜ｕｎｉｓｔｄ．ｈ＞＃ｄｅｆｉｎｅ ＤＥＶＩＣＥ＿ＦＩＬＥＮＡＭＥ ＂／ｄｅｖ／ｃａｌｌｄｅｖ＂ｉｎｔ ｍａｉｎ（）｛ｉｎｔ ｄｅｖ；ｃｈａｒ ｂｕｆｆ［１２８］；ｉｎｔ ｒｅｔ；ｐｒｉｎｔｆ（＂１－－＞ｄｅｖｉｃｅ ｆｉｌｅ ｏｐｅｎ＼ｎ＂）；ｄｅｖ ＝ ｏｐｅｎ（ＤＥＶＩＣＥ＿ＦＩＬＥＮＡＭＥ，Ｏ＿ＲＤＷＲ ｜ Ｏ＿ＮＤＥＬＡＹ）；ｉｆ （ｄｅｖ ＞ ０）｛ｐｒｉｎｔｆ（＂２－－＞ｓｅｅｋ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｃａｌｌ＼ｎ＂）；ｒｅｔ ＝ ｌｓｅｅｋ（ｄｅｖ，０ｘ２０，ＳＥＥＫ＿ＳＥＴ）；ｐｒｉｎｔｆ（＂ｒｅｔ ＝ ％０８ｘ ＼ｎ＂，ｒｅｔ）；ｐｒｉｎｔｆ（＂３－－＞ｒｅａｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｃａｌｌ＼ｎ＂）；ｒｅｔ ＝ ｒｅａｄ（ｄｅｖ，０ｘ３０，０ｘ３１）；ｐｒｉｎｔｆ（＂ｒｅｔ ＝ ％０８ｘ ＼ｎ＂，ｒｅｔ）；ｐｒｉｎｔｆ（＂４－－＞ｗｒｉｔｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｃａｌｌ＼ｎ＂）；ｒｅｔ ＝ ｗｒｉｔｅ（ｄｅｖ，０ｘ４０，０ｘ４１）；ｐｒｉｎｔｆ（＂ｒｅｔ ＝ ％０８ｘ ＼ｎ＂，ｒｅｔ）；ｐｒｉｎｔｆ（＂５－－＞ｉｏｃｔｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｃａｌｌ＼ｎ＂）；ｒｅｔ ＝ ｉｏｃｔｌ（ｄｅｖ，０ｘ５０，０ｘ５１）；ｐｒｉｎｔｆ（＂ｒｅｔ ＝ ％０８ｘ ＼ｎ＂，ｒｅｔ）；ｐｒｉｎｔｆ（＂６－－＞ｃｌｏｓｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｃａｌｌ＼ｎ＂）；ｒｅｔ ＝ ｃｌｏｓｅ（ｄｅｖ）；ｐｒｉｎｔｆ（＂ｒｅｔ ＝ ％０８ｘ ＼ｎ＂，ｒｅｔ）；｝ｒｅｔｕｒｎ ０；｝。
(完整word版)简单字符设备驱动程序的设计(word文档良心出品)
实验五：简单字符设备驱动程序的设计实验学时：4实验类型：（设计）一、实验目的1. 理解设备驱动程序的处理过程；2. 掌握Linux设备驱动程序开发的基本过程和设计方法；3. 学会编写简单的字符设备驱动程序。
二、实验条件Linux操作系统gcc三、实验原理及相关知识设备驱动程序是I/O进程与设备控制器之间的通信程序。
驱动程序的功能：⑴接收由设备独立性软件发来的命令和参数，并将命令中的抽象要求转换为具体的要求。
⑵检查用户I/O请求的合法性，了解I/O设备的状态，传递有关参数，设置设备的工作方式。
⑶发出I/O命令。
⑷及时响应由控制器或通道发来的中断请求，并根据其中断类型调用相应的中断处理程序进行处理。
⑸对于设置有通道的计算机系统，驱动程序还应能够根据用户的I/O请求，自动地构建通道程序。
设备驱动程序的处理过程：⑴将抽象要求转换为具体要求⑵检查I/O设备请求的合法性⑶读出和检查设备的状态⑷传送必要的参数⑸工作方式的设置⑹启动I/O设备Linux系统中，设备驱动程序是操作系统内核的重要组成部分，它与硬件设备之间建立了标准的抽象接口。
通过这个接口，用户可以像处理普通文件一样，对硬件设备进行打开(open)、关闭(close)、读写(read/write)等操作。
通常设备驱动程序接口是由结构file_operations结构体向系统说明的，它定义在include/linux/fs.h中。
file_operations的数据结构如下：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 *);ssize_t (*aio_read) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t);ssize_t (*aio_write) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t);int (*readdir) (struct file *, void *, filldir_t);unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);int (*ioctl) (struct inode *, struct file *, unsigned int, unsigned long);long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);long (*compat_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);int (*open) (struct inode *, struct file *);int (*flush) (struct file *, fl_owner_t id);int (*release) (struct inode *, struct file *);int (*fsync) (struct file *, struct dentry *, int datasync);int (*aio_fsync) (struct kiocb *, int datasync);int (*fasync) (int, struct file *, int);...};⑴open 入口点：open函数负责打开设备、准备I/O。
简单字符设备驱动程序的设计[1]简版
![简单字符设备驱动程序的设计[1]简版](https://img.taocdn.com/s3/m/9b935416657d27284b73f242336c1eb91a373309.png)
简单字符设备驱动程序的设计简单字符设备驱动程序的设计1. 引言字符设备驱动程序是一种用于管理与操作字符设备的软件模块。
字符设备是指每次读写以字符为单位进行的设备，如终端设备、串口设备等。
本文将介绍如何设计一个简单的字符设备驱动程序。
2. 设计目标本文所设计的字符设备驱动程序具备以下目标：- 支持对字符设备的打开、关闭、读取和写入操作- 实现对字符设备的基本管理功能- 提供简单的错误处理机制3. 设计概述为了实现上述目标，我们将分为以下几个步骤来设计简单字符设备驱动程序。
步骤一：注册字符设备在设计字符设备驱动程序之前，我们首先需要在内核中注册字符设备。
在Linux系统中，可以使用`register_chrdev`函数来注册字符设备。
该函数将分配一个主设备号，并将字符设备驱动程序与该主设备号关联起来。
步骤二：编写设备打开函数设备打开函数是字符设备驱动程序的入口函数，它在应用程序打开设备文件时被调用。
在设备打开函数中，我们可以完成设备的初始化工作，并分配资源给设备。
步骤三：编写设备关闭函数设备关闭函数在应用程序关闭设备文件时被调用。
在设备关闭函数中，我们可以释放设备所占用的资源，并做一些清理工作。
步骤四：编写设备读取函数设备读取函数用于从设备中读取数据。
在设备读取函数中，我们可以读取设备缓冲区中的数据，并将数据返回给应用程序。
步骤五：编写设备写入函数设备写入函数用于向设备中写入数据。
在设备写入函数中，我们可以将应用程序传递的数据写入设备缓冲区，以供后续读取。
步骤六：添加文件操作结构体为了将设备驱动程序与设备文件相关联，我们需要在字符设备驱动程序中定义一个文件操作结构体。
该结构体中包含了与设备操作相关的函数指针，如打开函数、关闭函数、读取函数和写入函数。
步骤七：注册字符设备驱动程序完成上述步骤后，我们需要将字符设备驱动程序注册到内核中。
可以使用`cdev_init`函数来初始化字符设备，然后使用`cdev_add`函数将字符设备添加到内核的字符设备列表中。
11-2-字符设备驱动程序
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字符设备驱动程序的设计 知识点
1. 设备号 2. 创建设备文件 3. 设备注册 4. 重要的数据结构 5. 设备操作
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主次设备号
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设备号
• 设备号的用途？
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设备号
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主设备号
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设备号的作用
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结构2：struct file_operations
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例：mem_fops
struct file_operations mem_fops={ .owner=THIS_MODULE; .llseek=mem_seek; .read=mem_read; .write=mem_write; .ioctl=mem_ioctl; .open=mem_open, .release=mem_release, };
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• test.c
测试程序
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阅读程序-1.找到驱动程序入口
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练习与作业题
1. 内核的配置和编译的过程是什么？请简述 2. 内核模块的开发和运行流程是什么？ 3. 编写一个内核程序，使其输出hello world 4. 用户如何使用设备驱动程序？ 5. 字符设备驱动程序包括哪些部分？ 6. 以memdev字符设备驱动程序为例，理解
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驱动程序的安装
1. 模块方式 2. 直接编译进内核
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编译进内核
• 修改两个文件：
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1.创建并编写源文件 touch hello.c gedit hello.c 2.修改 linux-3.0.1/drivers/char/Kconfig linux-3.0.1/drivers/char/Makefile
字符设备驱动的编写流程
字符设备驱动的编写流程字符设备驱动是Linux内核中的重要组成部分，它负责管理与设备之间的通信。
本篇文章将介绍字符设备驱动的编写流程，帮助读者理解并掌握开发此类驱动的基本步骤。
一、确定设备功能与接口在开始编写字符设备驱动之前，首先需要明确设备的功能与接口。
设备功能包括设备的输入输出方式、数据传输规则等，而接口则描述设备与主机之间的通信接口。
只有明确了设备的功能与接口，才能为其编写合适的驱动程序。
二、创建设备的数据结构接下来，需要创建一个数据结构来描述设备的属性以及与之相关的数据和操作。
这个数据结构通常被称为字符设备结构体，其中包括设备的主设备号、次设备号、设备名称等属性，以及设备操作所需的回调函数，如打开、关闭、读取、写入等操作。
三、注册设备在注册设备之前，需要先在内核中申请一个主设备号。
主设备号是用来区分不同种类设备的标识符，一个主设备号可以对应多个次设备号。
在获得主设备号后，将设备结构体与主设备号进行关联并将其注册到内核中，这样内核就能够识别该设备。
四、实现设备操作函数设备操作函数负责处理设备的各种操作请求。
根据设备的功能需求，需要实现打开设备、关闭设备、读取设备、写入设备等操作的函数。
这些函数在收到用户空间的请求后，会根据需求进行相应的处理。
五、实现设备文件操作函数设备文件操作函数是用户空间与内核空间之间的桥梁，负责对设备文件的操作进行转发。
这些函数包括打开设备文件、关闭设备文件、读取设备文件、写入设备文件等操作的函数。
通过这些函数，用户空间可以与设备进行交互。
六、编译、加载、测试在完成设备驱动程序的编写后，需要进行编译、加载和测试。
编译驱动程序时，需要确保驱动程序与内核版本相匹配。
加载驱动程序时，可以使用insmod或modprobe命令加载驱动模块。
加载成功后，可以通过命令行或编写测试程序来测试设备的功能与操作。
总结通过本文的介绍，相信读者对字符设备驱动的编写流程有了一定的了解。
编写字符设备驱动需要明确设备功能与接口，创建设备的数据结构，注册设备并实现设备操作函数和设备文件操作函数，最后进行编译、加载和测试。
字符设备驱动3
2-2添加驱动程序到内核
编译内核
可用如下命令编译内核: make ARC=arm CROSS_COMPILE=arm-linux- zImage
源代码根目录的Makefile中将ARCH和CROSS_COMPILE直接指定为arm和armlinux-，如： ARCH CROSS_COMPILE ?= arm ?= arm-linux-
可通过“上”、“下”、“左”、“右”键移动菜单，选择某项按“Y”，取消 选择按“N”，如果选择某项编译为模块按“M”,进入子菜单按“Enter”,返回 上一级菜单按 “Esc” 使用make config、make menuconfig等命令后，会生成一个.config配置文件(是 隐身文件，通过ls –a才能看到)
2-1 字符设备驱动程序基本结构
cmd 参数的定义
不推荐用0x1，0x2，0x3之类的值 Linux对ioctl( )的cmd参数有特殊的定义
设备类型（type） 序列号（number） 方向（direction） 数据尺寸（size）
8bit
8bit
2bit
13/14bit
构造命令编号的宏：
_IO(type，nr)用于构造无参数的命令编号； _IOR(type，nr，datatype)用于构造从驱动程序中读取数 据的命令编号； _IOW(type，nr，datatype)用于写入数据的命令； _IOWR(type，nr，datatype)用于双向传输。 type和number位字段通过参数传入，而size位字段通 过对datatype参数取sizeof获得。
2-2添加驱动程序到内核
步骤： 1、拷贝test到drivers路径下 cp –fr test linux_kernel_path/drivers 2、为新增目录创建Kconfig和Makefile
字符设备驱动
文件系统，例如dosFsLib，使用它来删除文件系统中的一个文件 网络文件系统，例如netDrv，使用它来请求删除一个远程文件
int remove(const char *name);
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close()和ioctl() – 关闭设备和I/O控制
close()关闭设备/文件 ioctl()对设备执行I/O控制。它调用xxIoctl(devId, function, arg)；由 (function, arg)参数指定的功能是由驱动程序规定的 ioLib.h中预定义了一些功能号和参数
static int xxDrvNum = 0;
STATUS xxDrv(void) { if (xxDrvNum > 0) return OK; /* todo: 驱动特定的初始化代码 */ if ((xxDrvNum = iosDrvInstall(xxCreat, 0, xxOpen, 0, xxRead, xxWrite, xxIoctl)) == ERROR) return ERROR; return OK;
3
4
2
devId
2. 根据驱动号调用驱动表中的 xxRead() nbytes = xxRead(devId, buf, len);
0
1 2
xxRead
I/O系统只负责调用相应的xxRead()/xxWrite()， 具体如何读写是driver的责任！
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creat()和open() – 创建和打开
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xxOpen
0
xxOpen
0
xxRead xxWrite xxIoctl
driver table
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