Linux_2.6字符设备驱动实例

第一步：my74hc595.c

#include <linux/module.h> //模块所需的大量符号和函数定义
#include <linux/init.h> //指定初始化和清除函数
#include <linux/fs.h> //文件系统相关的函数和头文件
#include <linux/cdev.h> //cdev结构的头文件
#include <asm/uaccess.h> //在内核和用户空间中移动数据的函数
#include <linux/slab.h>
#include <linux/device.h>

MODULE_LICENSE("GPL"); //指定代码使用的许可证

//文件操作函数的声明
int my74hc595_open(struct inode *, struct file *);
int my74hc595_release(struct inode *, struct file *);
ssize_t my74hc595_read(struct file *, char *, size_t, loff_t *);
ssize_t my74hc595_write(struct file *, const char *, size_t, loff_t *);

int dev_major = 1253; //指定主设备号
int dev_minor = 0; //指定次设备号

static struct class *firstdrv_class;
static struct device *firstdrv_class_dev;

struct cdev *my74hc595_cdev; //内核中表示字符设备的结构
int *gp_testdata;//测试用数据

struct file_operations my74hc595_fops= //将文件操作与分配的设备号相连
{
　　owner: THIS_MODULE, //指向拥有该模块结构的指针
　　open: my74hc595_open,
　　release: my74hc595_release,
　　read: my74hc595_read,
　　write: my74hc595_write,
};

static void __exit my74hc595_exit(void) //退出模块时的操作
{
　　dev_t devno=MKDEV(dev_major, dev_minor); //dev_t是用来表示设备编号的结构

　　cdev_del(my74hc595_cdev); //从系统中移除一个字符设备
　　kfree(my74hc595_cdev); //释放自定义的设备结构
　　kfree(gp_testdata);
　　unregister_chrdev_region(devno, 1); //注销已注册的驱动程序

　　device_unregister(firstdrv_class_dev); //删除/dev下对应的字符设备节点
　　class_destroy(firstdrv_class);

　　printk("my74hc595 unregister success\n");
}

static int __init my74hc595_init(void) //初始化模块的操作
{
　　int ret, err;
　　dev_t devno;
#if 1
　　//动态分配设备号，次设备号已经指定
　　ret=alloc_chrdev_region(&devno, dev_minor, 1, "my74hc595");
　　//保存动态分配的主设备号
　　dev_major=MAJOR(devno);

#else
　　//根据期望值分配设备号
　　devno=MKDEV(dev_major, dev_minor);
　　ret=register_chrdev_region(devno, 1, "my74hc595");
#endif

　　if(ret<0)
　　{
　　　　printk("my74hc595 register failure\n");
　　　　//my74hc595_exit(); //如果注册设备号失败就退出系统
　　　　return ret;
　　}
　　else
　　{
　　　　printk("my74hc595 register success\n");
　　}

　　gp_testdata = kmalloc(sizeof(int), GFP_KERNEL);
#if 0//两种初始化字符设备信息的方法
　　my74hc595_cdev = cdev_alloc();//调试时，此中方法在rmmod后会出现异常，原因未知
　　my74hc595_cdev->ops = &my74hc595_fops;
#else
　　my74hc595_cdev = kmalloc(sizeof(struct cdev), GFP_KERNEL);
　　cdev_init(my74hc595_cdev, &my74hc595_fops);
#endif

　　my74hc595_cdev->owner = THIS_MODULE; //初始化cdev中的所有者字段

　　err=cdev_add(my74hc595_cdev, devno, 1); //向内核添加这个cdev结构的信息
　　if(err<0)
　　　　printk("add device failure\n"); //如果添加失败打印错误消息

　　firstdrv_class = class_create(THIS_MODULE, "my74hc595");
　　firstdrv_class_dev = device_create(firstdrv_class, NULL, MKDEV(dev_major, 0), NULL,"my74hc595-%d", 0);//在/dev下创建节点

　　printk("register my74hc595 dev OK\n");

　　return 0;
}
//打开设备文件系统调用对应的操作
int my74hc595_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
　　//将file结构中的private_data字段指向已分配的设备结构
　　filp->private_data = gp_testdata;
　　printk("open my74hc595 dev OK\n");
　　return 0;
}
//关闭设备文件系统调用对应的操作
int my74hc595_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
　　printk("close my74hc595 dev OK\n");
　　return 0;
}
//读设备文件系统调用对应的操作
ssize_t my74hc595_read(struct file *filp, char *buf, size_t len, loff_t *off)
{
　　//获取指向已分配数据的指针
　　unsigned int *p_testdata = filp->private_data;
　　//将设备变量值复制到用户空间
　　if(copy_to_user(buf, p_testdata, sizeof(int)))
　　{
　　　　return -EFAULT;
　　}
　　printk("read my74hc595 dev OK\n");
　　return sizeof(int); //返回读取数据的大小
}
//写设备文件系统调用对应的操作
ssize_t my74hc595_write(struct file *filp, const char *buf, size_t len, loff_t *off)
{
　　//获取指向已分配数据的指针
　　unsigned int *p_testdata = filp->private_data;
　　//从用户空间复制数据到内核中的设备变量
　　if(copy_from_user(p_testdata, buf, sizeof(int)))
　　{
　　　　return -EFAULT;
　　}
　　printk("write my74hc595 dev OK\n");
　　return sizeof(int); //返回写数据的大小
}

module_init(my74hc595_init); //模块被装载时调用my74hc595_init
module_exit(my74hc595_exit); //模块被卸载时调用my74hc595_exit

 

第二步：Makefile

按如下内容编写一个Makefile文件，然后输入make就可以开始自动编译了。编译之后得到了一个名为my74hc595.ko的模块文件，这就是我们需要的设备驱动文件。

 

#Makefile
CROSS_COMPILE=arm-linux-
ARCH:=arm
CC:=$(CROSS_COMPILE)gcc
LD:=$(CROSS_COMPILE)ld
obj-m = my74hc595.o
module-objs = my74hc595.o

KDIR = /home/zhang/at91/linux-at91
PWD = $(shell pwd)
default:
$(MAKE) -C $(KDIR) SUBDIRS=$(PWD) modules ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-
clean:
rm -rf *.o *.ko *~

 

接下来运行如下代码，将驱动加入内核。

insmod my74hc595.ko

将自动在/dev目录下创建设备节点

rmmod my74hc595.ko

将自动删除节点

 

第三步：CharDevTest.c

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

main()
{
　　int fd, num;
　　// fd=open("/dev/my74hc595", O_RDWR, S_IRUSR|S_IWUSR); //可读写方式打开设备文件
　　fd=open("/dev/my74hc595-0", O_RDWR); //可读写方式打开设备文件
　　if(fd!=-1)
　　{
　　　　read(fd, &num, sizeof(int)); //读取设备变量
　　　　printf("The my74hc595 is %d\n", num);

　　　　printf("Please input the num written to my74hc595\n");
　　　　scanf("%d", &num);
　　　　write(fd, &num, sizeof(int)); //写设备变量

　　　　read(fd, &num, sizeof(int)); //再次读取刚才写的值
　　　　printf("The my74hc595 is %d\n", num);

　　　　close(fd); //关闭设备文件
　　}
　　else
　　{
　　　　printf("Device open failure\n");
　　　　perror("open my74hc595");
　　}
}