Linux設備驅動學習-first_drv.ko

1、linux內核模塊簡介

linux內核總體結構很是龐大，其包含的組件也很是多。咱們怎麼把須要的部分都包含在內核中呢？

     一種辦法是把全部的須要的功能都編譯到內核中。這會致使兩個問題，一是生成的內核會很大，二是若是咱們要在現有的內核中新增或刪除功能，不得不從新編譯內核，工做效率會很是的低，同時若是編譯的模塊不是很完善，頗有可能會形成內核崩潰。

2、模塊特色：

1）模塊自己並不被編譯入內核，從而控制了內核的大小。

 2）模塊一旦被加載，他就和內核中的其餘部分徹底同樣。

    注意：模塊並非驅動的必要形式：即：驅動不必定必須是模塊，有些驅動是直接編譯進內核的；同時模塊也不全是驅動，例如咱們寫的一些很小的算法能夠做爲模塊編譯進內核，但它並非驅動。就像燒餅不必定是圓的，圓的也不都是燒餅同樣。

3、韋東山老師的first_drv.ko分析

示例1

#include <linux/module.h>  /* __init __exit */ #include <linux/kernel.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/init.h>/* printk() */ #include <linux/delay.h> ... static int first_drv_open(struct inode *inode,struct file *file) { printk("first_drv_open\n"); return 0; } static ssize_t first_drv_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t * ppos) { printk("first_drv_write\n"); return 0; } static int  first_drv_read(struct file *filp, char __user *buff, size_t count, loff_t *offp) { printk("first_drv_read\n"); return 0; } /* 這個結構是字符設備驅動程序的核心 * 當應用程序操做設備文件時所調用的open、read、write等函數， * 最終會調用這個結構中指定的對應函數 */
static struct file_operations first_drv_fops = { .owner = THIS_MODULE,/* 這是一個宏，推向編譯模塊時自動建立的__this_module變量 */ .open = first_drv_open, .read = first_drv_read, .write = first_drv_write, }; /*模塊加載函數，經過insmod命令加載模塊時，被自動執行*/
static int __init first_drv_init(void)//驅動入口函數
{ register_chrdev(111,"first_drv",&first_drv_fops);//註冊一個主設備號爲111的字符驅動設備 主設備號，設備名字，對應的結構體
    return 0; } /*模塊卸載函數，當經過rmmod命令卸載時，會被自動執行*/
static void __exit first_drv_exit(void) { unregister_chrdev(111,"first_drv"); } /* 這兩行指定驅動程序的初始化函數和卸載函數 */ module_init( first_drv_init); module_exit(first_drv_exit); MODULE_LICENSE("GPL");/*模塊許可證實，描述內核模塊的許可權限，必須*/

對應Makefile

KERN_DIR = /home/wang/linux-2.6.22.6// //內核路徑，根據實際狀況換成本身的內核路徑，嵌入式的換成嵌入式，PC機的指定PC機路徑
 all: make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean: make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean rm -rf modules.order obj-m    += first_drv.o  //目標文件

最終會編譯獲得first_drv.ko文件，cp first_drv.ko "nfs文件系統" 使用insmod first_drv.ko加載模塊，使用cat /proc/devices或dmesg可查看

經常使用的幾種模塊操做：

insmod XXX.ko    加載指定模塊

lsmod                      列舉當前系統中的全部模塊

rmmod  XXX         卸載指定模塊（注意沒有.ko後綴）

dmesg                    當打印等級低於默認輸出等級時，採用此命令查看系統日誌

編寫對應的應用測試程序

#include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <stdio.h>

int main(int argc, char **argv) { int fd; int val = 1; fd = open("/dev/xyz", O_RDWR); if (fd < 0) { printf("can't open!\n"); } write(fd, &val, 4); return 0; }

使用arm-linux-gcc -o firstdrvtest firstdrvtest.c 編譯並拷貝到nfs文件系統

1建立設備節點 mknod /dev/xyz c 111 0 //建立主設備號爲111，刺設備號0的字符設備/dev/xyz

2 執行測試應用程序 ./firstdrvtest

打印輸出

first_drv_open

first_drv_write

上個驅動程序，須要本身指定主設備號，須要手動建立設備節點。那麼是否能夠自動建立？

1驅動：能夠自動分配主設備號，也能夠手動指定。

2應用 open("/dev/xxx") ->/dev/xxx怎麼來？

　　a.手動建立 mknod /dev/xxx c major minor。

　　b自動建立 udev。在文件系統根目錄下的sys目錄，當註冊一個驅動，會在該目錄生成一個的信息，而mdev自動根據這些信息建立節點。

因此驅動程序須要提供設備信息以創建設備節點。

示例2

static struct class *firstdrv_class; static struct class_device    *firstdrv_class_dev; int major; static int _init first_drv_init(void)//驅動入口函數
{ major = register_chrdev(0,"first_drv",&first_drv_fops);//註冊 返回的major就是自動分配的主設備號 firstdrv_class = class_create(THIS_MODULE, "firstdrv");//創建一個類 firstdrv_class_dev = class_device_create(firstdrv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "xyz");//類下邊創建一個設備 次設備號爲0 設備節點名爲xyz
    return 0; } void first_drv_exit(void) { unregister_chrdev(major,"first_drv"); class_device_unregister(firstdrv_class_dev); class_destroy(firstdrv_class); }

mdev爲何會根據這些信息建立設備節點？由於在etc/init.d/rcS文件中有

echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug  

當有設備註冊或卸載的時候，就會調用/proc/sys/kernel/hotplug

/** * class_device_create - creates a class device and registers it with sysfs * @cls: pointer to the struct class that this device should be registered to. * @parent: pointer to the parent struct class_device of this new device, if any. * @devt: the dev_t for the char device to be added. * @device: a pointer to a struct device that is assiociated with this class device. * @fmt: string for the class device's name * * This function can be used by char device classes. A struct * class_device will be created in sysfs, registered to the specified * class. * A "dev" file will be created, showing the dev_t for the device, if * the dev_t is not 0,0. * If a pointer to a parent struct class_device is passed in, the newly * created struct class_device will be a child of that device in sysfs. * The pointer to the struct class_device will be returned from the * call. Any further sysfs files that might be required can be created * using this pointer. * * Note: the struct class passed to this function must have previously * been created with a call to class_create(). */
struct class_device *class_device_create(struct class *cls, struct class_device *parent, dev_t devt, struct device *device, const char *fmt, ...)

示例3

一個類的設備中，有多個設備，好比3個led燈

static struct class *leds_class; static struct class_device    *leds_class_devs[3]; static unsigned long gpio_va; static int s3c24xx_leds_open(struct inode *inode, struct file *file) { int minor = MINOR(inode->i_rdev); switch(minor) { case 0： { /*配置led1 gpio*/ } break; case 1： { /*配置led2 gpio*/ } break; case 2： { /*配置led3 gpio*/ } break; } return 0; } static ssize_t s3c24xx_leds_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t * ppos) { int minor = MINOR(file->f_dentry->d_inode->i_rdev); char val; copy_from_user(&val, buf, 1); switch(minor) { case 0： { /*根據val值控制led1 gpio*/ } break; case 1： { /*根據val值控制led2 gpio*/ } break; case 2： { /*根據val值控制led3 gpio*/ } break; } } static struct file_operations s3c24xx_leds_fops = { .owner =   THIS_MODULE,    /* 這是一個宏，推向編譯模塊時自動建立的__this_module變量 */ .open = s3c24xx_leds_open, .read = s3c24xx_leds_read, .write = s3c24xx_leds_write, }; /* * 執行insmod命令時就會調用這個函數 */
static int __init s3c24xx_leds_init(void) { int ret; int minor = 0; gpio_va = ioremap(0x56000000, 0x100000);//IO重映射 申請IM空間
    /* 註冊字符設備 * 參數爲主設備號、設備名字、file_operations結構； * 這樣，主設備號就和具體的file_operations結構聯繫起來了， * 操做主設備爲LED_MAJOR的設備文件時，就會調用s3c24xx_leds_fops中的相關成員函數 * LED_MAJOR能夠設爲0，表示由內核自動分配主設備號 */ ret = register_chrdev(231, 「leds」, &s3c24xx_leds_fops); leds_class = class_create(THIS_MODULE, "leds"); for (minor = 0; minor < 3; minor++) { leds_class_devs[minor] = class_device_create(leds_class, NULL, MKDEV(LED_MAJOR, minor), NULL, "led%d", minor); } } /* * 執行rmmod命令時就會調用這個函數 */
static void __exit s3c24xx_leds_exit(void) { int minor; /* 卸載驅動程序 */ unregister_chrdev(LED_MAJOR, DEVICE_NAME); for (minor = 0; minor < 3; minor++) { class_device_unregister(leds_class_devs[minor]); } class_destroy(leds_class); iounmap(gpio_va); } /* 這兩行指定驅動程序的初始化函數和卸載函數 */ module_init(s3c24xx_leds_init); module_exit(s3c24xx_leds_exit); MODULE_LICENSE("GPL");