Linux驱动入门篇（四）：基本的字符设备模块（3）

　　此节讨论字符设备模块如何实现文件操作，以供用户调用。在基本字符设备模块的讨论期间，只实现设备文件的打开、读、写、关闭功能。

文件操作结构

　　首先，我们需要知道内核提供了一个文件操作接口，即 struct file_operations 结构。它位于<linux/fs.h>中。

struct file_operations {
	struct module *owner;
	ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
	ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);	
	long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);	
	int (*open) (struct inode *, struct file *);	
	int (*release) (struct inode *, struct file *);
	
	...//此处省略了部分成员
};

　　上述结构只节选部分目前关注的成员，struct module 前面介绍过，是一个模块信息相关的结构，其他五个成员皆为函数指针。它们分别对应用层文件操作中的 read、write、ioctl、open、close 函数。也就是说，在应用层中调用的文件操作函数，是由这些函数指针指向的函数实现的。

代码的实现

#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
  
dev_t devno;    //设备号
  
static struct class *my_class;
static struct cdev my_cdev;

int mycdev_open(struct inode * inode, struct file *flip)
{
	printk(KERN_NOTICE "Device mycdev has opened.");
	return 0;
}

ssize_t mycdev_read (struct file *flip, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
{
	printk(KERN_NOTICE "Device mycdev has read.");
	return 0;
}

ssize_t mycdev_write (struct file *flip, const char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
{
	printk(KERN_NOTICE "Device mycdev has wrote.");
	return 0;
}
	
int mycdev_release (struct inode *inode, struct file *flip)
{
	printk(KERN_NOTICE "Device mycdev has released.");
	return 0;
}

static struct file_operations my_fops = {
	.owner = THIS_MODULE,
	.open = mycdev_open,
	.read = mycdev_read,
	.write = mycdev_write,
	.release = mycdev_release,
};

static int __init mycdev_init(void)
{
        int ret;
        ret = alloc_chrdev_region(&devno, 0, 1, "mycdev");
        if(ret != 0){
                printk(KERN_NOTICE "Alloc device number failed.");
                return -1;
        }
 
        //开始实现cdev_setup()
        cdev_init(&my_cdev, &my_fops);
        my_cdev.owner = THIS_MODULE;
 
        ret = cdev_add(&my_cdev, devno, 1);
        if(ret < 0){
                printk(KERN_NOTICE "Add cdev failed.");
                return -2;
        }
        //cdev_setup()结束
 
        my_class = class_create(THIS_MODULE, "mycdev");
        device_create(my_class, NULL, devno, NULL, "mycdev");
  
        return 0;
}
  
static void mycdev_exit(void)
{
        //mycdev_del()实现
        cdev_del(&my_cdev);
        //mycdev_del()结束
  
        device_destroy(my_class, devno);
        class_destroy(my_class);
  
        unregister_chrdev_region(devno, 1);
}
  
module_init(mycdev_init);
module_exit(mycdev_exit);
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");

　　在用户程序中使用 open 函数打开 /dev/mycdev 设备文件时，实际调用的就是 my_fops 的 open 成员指向的函数 mycdev_open，read 等函数同理。

 

　　接下来，我们来写一个用户程序，对 mycdev 设备进行操作，看看是否调用了这些函数。

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

int main(void)
{
	int fd;

	fd = open("/dev/mycdev", O_RDWR);
	if(fd < 0){
		printf("Can't open mycdev, error %d.\n", fd);
		return -1;
	}

	read(fd, NULL, 0);
	write(fd, NULL, 0);

	close(fd);

	return 0;
}

运行结果如图。