linux驱动开发笔记

驱动种类

字符设备
块设备
网络设备

编译到内核或编译成模块（.ko）

一：字符设备

file_operations 的结构体

在 Linux 内核文件 include/linux/fs.h 中

c 复制代码

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 (*read_iter) (struct kiocb *, struct iov_iter *);
	ssize_t (*write_iter) (struct kiocb *, struct iov_iter *);
	int (*iterate) (struct file *, struct dir_context *);
	unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);
	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 (*mremap)(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 *, loff_t, loff_t, int datasync);
	int (*aio_fsync) (struct kiocb *, int datasync);
	int (*fasync) (int, struct file *, int);
	int (*lock) (struct file *, int, struct file_lock *);
	ssize_t (*sendpage) (struct file *, struct page *, int, size_t, loff_t *, int);
	unsigned long (*get_unmapped_area)(struct file *, unsigned long, unsigned long, unsigned long, unsigned long);
	int (*check_flags)(int);
	int (*flock) (struct file *, int, struct file_lock *);
	ssize_t (*splice_write)(struct pipe_inode_info *, struct file *, loff_t *, size_t, unsigned int);
	ssize_t (*splice_read)(struct file *, loff_t *, struct pipe_inode_info *, size_t, unsigned int);
	int (*setlease)(struct file *, long, struct file_lock **, void **);
	long (*fallocate)(struct file *file, int mode, loff_t offset,
			  loff_t len);
	void (*show_fdinfo)(struct seq_file *m, struct file *f);
#ifndef CONFIG_MMU
	unsigned (*mmap_capabilities)(struct file *);
#endif
};

2.字符设备编写步骤

2.1驱动模块的入口和出口

c 复制代码

module_init(led_init);
module_exit(led_exit);

2.2字符设备注册与注销

register_chrdev 一次性注册了驱动的设备号、名字、和fops

__init *(void) & __exit *(void)函数实现

c 复制代码

static int __init chrdevbase_init(void){
	int retvalue = 0;
	/* 注册字符设备驱动 */
	retvalue = register_chrdev(CHRDEVBASE_MAJOR, CHRDEVBASE_NAME, &chrdevbase_fops);
	if(retvalue < 0){
		printk("chrdevbase driver register failed\r\n");
	}
	printk("chrdevbase init!\r\n");
	return 0;
}


static void __exit chrdevbase_exit(void){
	/* 注销字符设备驱动 */
	unregister_chrdev(CHRDEVBASE_MAJOR, CHRDEVBASE_NAME);
	printk("chrdevbase exit!\r\n");
}

2.3添加 LICENSE 和作者信息

c 复制代码

/* 
 * LICENSE和作者信息
 */
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("kai");

2.4设备号分配

linux内核使用dev_t（types.h） 32位，高12位为主设备号，低20位为次设备号。

MDJPOR(dev_t)、MINOR、MKDEV(major,minor)

静态手动分配

有一些常用的设备号已经被 Linux 内核开发者给分配掉

了，具体分配的内容可以查看文档 Documentation/devices.txt。并不是说内核开发者已经分配掉

的主设备号我们就不能用了，具体能不能用还得看我们的硬件平台运行过程中有没有使用这个

主设备号，使用"cat /proc/devices"命令即可查看当前系统中所有已经使用了的设备号。

c 复制代码

int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name)
/*
参数 from 是要申请的起始设备号，也就是给定的设备号；参数 count 是要申请的数量，一
般都是一个；参数 name 是设备名字。
注销字符设备 之 后 要 释 放 掉 设 备 号 ， 不 管 是 通 过 alloc_chrdev_region 函数还是
register_chrdev_region 函数申请的设备号，统一使用如下释放函数：
*/

动态分配

c 复制代码

int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count, const char *name)
/*
dev：保存申请到的设备号。
baseminor：次设备号起始地址，alloc_chrdev_region 可以申请一段连续的多个设备号，这
些设备号的主设备号一样，但是次设备号不同，次设备号以 baseminor 为起始地址地址开始递
增。一般 baseminor 为 0，也就是说次设备号从 0 开始。
count：要申请的设备号数量。
name：设备名字。
*/

释放

c 复制代码

void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count)
/*
from：要释放的设备号。
count：表示从 from 开始，要释放的设备号数量。
*/

2.5添加设备

实现设备的具体操作函数（file_operations ）

register_chrdev 直接注册，参考2.2

cdev注册

在 Linux 中使用 cdev 结构体表示一个字符设备，cdev 结构体在 include/linux/cdev.h 文件中

c 复制代码

struct cdev {
struct kobject kobj;
struct module *owner;
const struct file_operations *ops;
struct list_head list;
dev_t dev;
unsigned int count;
};

c 复制代码

truct cdev test_cdev;
static const struct file_operations *_fops = {
	.owner	= THIS_MODULE,
};
void cdev_init(struct cdev *cdev, const struct file_operations *fops)
int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count)

void cdev_del(struct cdev *p)//卸载驱动

2.6创建设备节点

手动创建节点

bash 复制代码

mknod /dev/chrdevbase c 200 0 创建节点 c字符型设备 200主设备号，0次设备号
ls /dev/chrdevbase -l"命令查看

自动创建设备节点

mdev 机制

创建类

c 复制代码

struct class *class_create (struct module *owner, const char *name)
void class_destroy(struct class *cls);

创建设备

c 复制代码

struct device *device_create(struct class *class, 
			struct device *parent,
			dev_t devt, 
			void *drvdata, 
			const char *fmt, ...)
			
void device_destroy(struct class *class, dev_t devt)

2.7驱动模块加载&卸载（linux加载）

bash 复制代码

cp *.ko /lib/modules/4.1.15

depmod #depmod(depend module)可检测模块的相依性，供modprobe在安装模块时使用。

modprobe *.ko
lsmod#查看加载的ko
cat /proc/devices #查看所有驱动的设备号

bash 复制代码

insmod **.ko#(只加载本身ko，不解决ko间的依赖关系)
modprobe #会解决ko之间的依赖关系
rmmod *.ko #卸载ko
modprobe -r *.ko #卸载依赖所有的ko

2.8app调用

c 复制代码

/* 打开驱动文件 */
	fd  = open(filename, O_RDWR);//filenme == /dev/chrdevbase
	retvalue = read(fd, readbuf, 50);
	retvalue = write(fd, writebuf, 50);
	retvalue = close(fd);

内核空间和应用空间内存访问

用户空间：32位系统中占用0~3GB，64位系统中占用低128T

内核空间：32位系统中占用3~4GB，64位系统中占用高128T

copy_from_user用于将数据从用户空间复制到内核空间：

copy_to_user用于将数据从内核空间复制到用户空间：

ioremap 函数用于获取指定物理地址空间对应的虚拟地址空间

iounmap 函数释放掉 ioremap 函数所做的映射

I/O 内存访问函数

使用 ioremap 函数将寄存器的物

理地址映射到虚拟地址以后，我们就可以直接通过指针访问这些地址，但是 Linux 内核不建议

这么做，而是推荐使用一组操作函数来对映射后的内存进行读写操作。

readb、readw 和 readl 这三个函数分别对应 8bit、16bit 和 32bit 读操作，参数 addr 就是要

读取写内存地址，返回值就是读取到的数据。

writeb、writew 和 writel 这三个函数分别对应 8bit、16bit 和 32bit 写操作，参数 value 是要

写入的数值，addr 是要写入的地址。