驱动开发--自动创建设备节点udev机制的实现过程

consumer.2023-09-13 11:57

一、udev的认识

udev:自动创建设备节点的机制，创建设备节点的逻辑在用户空间

二、udev机制创建设备节点的过程分析

三、目录信息创建和删除类函数

cpp 复制代码 
#include<linux/device.h>
1.向上提交目录信息
struct class * class_create(struct module *owner,const char *name );
功能：申请一个设备类并初始化，向上提交目录信息
参数：
参数1：owner:指向当前内核模块自身的一个模块指针，填写THIS_MODULE
参数2：name:向上提交的目录名
返回值：成功返回申请的struct class对象空间首地址，失败返回错误码指针
    /*
    在内核空间最顶层会预留4K空间，当struct class函数调用失败后函数会返回一个指向这4K空间的指针
    bool __must_check IS_ERR(__force const void *ptr)
    功能：判断指针是否指向4K预留空间
    参数：要判断的指针
    返回值：如果指着指向4K预留空间返回逻辑真，否则返回逻辑假
     long __must_check PTR_ERR(__force const void *ptr)
     功能：通过错误码指针得到错误码
     ex:struct class_create *cls=struct class_create(THIS_MODULE,"mycdev");
     if(IS_ERR(cls))
     {
         printk("向上提交目录失败\n");
         return -PRT_ERR(cls);     
     }
    */
2.销毁目录
void class_destroy(struct class *cls)
功能:销毁目录信息
参数：cls:指向class对象的指针
返回值：无

四、节点信息创建和删除类函数

cpp 复制代码 
1.向上提交节点信息
struct device *device_create(struct class *class, struct device *parent,
                 dev_t devt, void *drvdata, const char *fmt, ...)
功能：创建一个设备对象，向上提交设备节点信息
参数：
参数1：cls:向上提交目录时的到的类对象指针
参数2：parent:当前申请的对象前一个节点的地址，不知道就填 NULL
参数3：devt:设备号    主设备号<<20|次设备号
        /*
            MKDEV(主设备号,次设备号)：根据主设备号和次设备号得到设备号
            MAJOR(dev)：根据设备号获取主设备号
            MINOR(dev)：根据设备号获取次设备号
        */
参数4：dridata:申请的device对象的私有数据，填写NULL
参数5：fmt:向上提交的设备节点名
...:不定长参数   
返回值：成功返回申请到的device对象首地址，失败返回错误码指针，指向4K预留空间

2.销毁设备节点信息
void device_destroy(struct class *class, dev_t devt)
功能：销毁设备节点信息
参数：
class:向上提交目录时得到的类对象指针
devt:向上提交设备节点信息时提交的设备号
返回值：无

五、自动创建设备节点实例

1.驱动程序

cpp 复制代码 
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include<linux/fs.h>
#include<linux/io.h>
#include<linux/device.h>
#include"head.h"

int major;
char kbuf[128]={0};
gpio_t *vir_led1;
gpio_t *vir_led2;
gpio_t *vir_led3;
unsigned int *vir_rcc;
struct class *cls;
struct device *dev;
int mycdev_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    printk("%s:%s:%d\n",__FILE__,__func__,__LINE__);
    return 0;
}
ssize_t mycdev_read(struct file *file, char  *ubuf, size_t size, loff_t *lof)
{
    printk("%s:%s:%d\n",__FILE__,__func__,__LINE__);
     unsigned long ret;
    //向用户空间读取拷贝
    if(size>sizeof(kbuf))//用户空间期待读取的大小内核满足不了，那就给内核支持的最大大小
        size=sizeof(kbuf);
    ret=copy_to_user(ubuf,kbuf,size);
    if(ret)//拷贝失败
    {
        printk("copy_to_user filed\n");
        return ret;
    }
    return 0;
}
ssize_t mycdev_write(struct file *file, const char  *ubuf, size_t size, loff_t *lof)
{
    unsigned long ret;
    //从用户空间读取数据
    if(size>sizeof(kbuf))//用户空间期待读取的大小内核满足不了，那就给内核支持的最大大小
        size=sizeof(kbuf);
    ret=copy_from_user(kbuf,ubuf,size);
    if(ret)//拷贝失败
    {
        printk("copy_to_user filed\n");
        return ret;
    }
    switch(kbuf[0]){
        case '1'://LED1
            if(kbuf[1]=='0')//关灯
                vir_led1->ODR &= (~(1<<10));
            else//开灯
                vir_led1->ODR |= 1<<10;
            break;
        case '2'://LED2
            if(kbuf[1]=='0')//关灯
                vir_led2->ODR &= (~(1<<10));
            else//开灯
                vir_led2->ODR |= 1<<10;
            break;
        case '3'://LED3
            if(kbuf[1]=='0')//关灯
                vir_led3->ODR &= (~(1<<8));
            else//开灯
                vir_led3->ODR |= 1<<8;
            break;
    }
    return 0;
}
int mycdev_close(struct inode *inode, struct file *file)
{
    printk("%s:%s:%d\n",__FILE__,__func__,__LINE__);
    return 0;
}

//定义操作方法结构体变量并赋值
struct file_operations fops={

    .open=mycdev_open,
    .read=mycdev_read,
    .write=mycdev_write,
    .release=mycdev_close,
};

int all_led_init(void)
{
    //寄存器地址的映射
    vir_led1=ioremap(PHY_LED1_ADDR,sizeof(gpio_t));
    if(vir_led1==NULL)
    {
        printk("ioremap filed：%d\n",__LINE__);
        return -ENOMEM;
    }
     vir_led2=ioremap(PHY_LED2_ADDR,sizeof(gpio_t));
    if(vir_led2==NULL)
    {
        printk("ioremap filed：%d\n",__LINE__);
        return -ENOMEM;
    }
     vir_led3=vir_led1;
    vir_rcc=ioremap(PHY_RCC_ADDR,4);
    if(vir_rcc==NULL)
    {
        printk("ioremap filed：%d\n",__LINE__);
        return -ENOMEM;
    }
    printk("物理地址映射成功\n");
    //寄存器的初始化
    //rcc
    (*vir_rcc) |= (0X3<<4);
    //led1
    vir_led1->MODER &= (~(3<<20));
    vir_led1->MODER |= (1<<20);
    vir_led1->ODR &= (~(1<<10));
    //led2
    vir_led2->MODER &= (~(3<<20));
    vir_led2->MODER |= (1<<20);
    vir_led2->ODR &= (~(1<<10));
    //led3
    vir_led3->MODER &= (~(3<<16));
    vir_led1->MODER |= (1<<16);
    vir_led1->ODR &= (~(1<<8));
    printk("寄存器初始化成功\n");

    return 0;
}

static int __init mycdev_init(void)
{
    //字符设备驱动注册
    major=register_chrdev(0,"mychrdev",&fops);
    if(major<0)
    {
        printk("字符设备驱动注册失败\n");
        return major;
    }
    printk("字符设备驱动注册成功:major=%d\n",major);
    
    //寄存器映射以及初始化
    all_led_init();
    //向上提交目录
    cls=class_create(THIS_MODULE,"mychrdev");
    if(IS_ERR(cls))
    {
        printk("向上提交目录失败\n");
        return -PTR_ERR(cls);
    }
    printk("向上提交目录成功\n");
    //向上提交设备节点信息
    int i;
    for(i=0;i<3;i++)
    {
        dev=device_create(cls,NULL,MKDEV(major,i),NULL,"mychrdev%d",i);
        if(IS_ERR(dev))
        {
            printk("向上提交设备节点信息失败\n");
            return -PTR_ERR(dev);
        }
    }
    printk("向上提交设备节点信息成功\n");


    return 0;
}
static void __exit mycdev_exit(void)
{
    /*销毁设备节点信息*/
    int i;
    for(i=0;i<3;i++)
    {
        device_destroy(cls,MKDEV(major,i));
    }
    //销毁目录信息
    class_destroy(cls);
    //取消地址映射
    iounmap(vir_led1);
    iounmap(vir_led2);
    iounmap(vir_rcc);
    
   
    //注销字符设备驱动
    unregister_chrdev(major,"mychrdev");


}
module_init(mycdev_init);
module_exit(mycdev_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

2.应用程序

cpp 复制代码 
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>


int main(int argc, char const *argv[])
{
    char buf[128]={0};
    int fd=open("/dev/mychrdev0",O_RDWR);
    if(fd<0)
    {
        printf("打开设备文件失败\n");
        exit(-1);
    }
    while(1)
    {
        //从终端读取
        printf("请输入两个字符\n");
        printf("第一个字符:1(LED1) 2(LED2) 3(LED3)\n");
        printf("第二个字符:0(关灯) 1(开灯)\n");
        printf("请输入>");
        fgets(buf,sizeof(buf),stdin);
        buf[strlen(buf)-1]='\0';
        //向设备文件中写
        write(fd,buf,sizeof(buf));
    }

    
    close(fd);

    return 0;
}

3.头文件

cpp 复制代码 
#ifndef __HEAD_H__
#define __HEAD_H__ 
typedef struct{
    unsigned int MODER;
    unsigned int OTYPER;
    unsigned int OSPEEDR;
    unsigned int PUPDR;
    unsigned int IDR;
    unsigned int ODR;
}gpio_t;
#define PHY_LED1_ADDR 0X50006000
#define PHY_LED2_ADDR    0X50007000
#define PHY_LED3_ADDR 0X50006000
#define PHY_RCC_ADDR    0X50000A28
#endif
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