从零开始写linux字符设备驱动程序(三)(基于友善之臂tiny4412开发板)

这一节，我们再来看看新的知识点，这一次，我们将进一步完善这个字符设备的驱动程序。

首先，将上一节的代码做下修改:

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/slab.h>

//创建一个字符设备
struct char_dev
{
    struct cdev c_dev ;
    dev_t dev_num ;
    char buf[1024];
};

int my_open()
{
    printk("cdev open");
}

int my_close()
{
    printk("cdev del");
}

struct file_operations my_ops = {
	.open = my_open,
	.release = my_close ,
};

struct char_dev *test_dev ;
static int __init  cdev_test_init(void)
{
	int ret ;
	//1、给字符设备结构分配内存
	test_dev = kmalloc(sizeof(*test_dev),GFP_KERNEL);
	if(!test_dev){
	   ret = -ENOMEM ;
	   goto malloc_dev_fair;
	}
	//2、申请设备号并注册字符设备
	ret = alloc_chrdev_region(&test_dev->dev_num,1,1,"test_dev");
	if(ret < 0){
	   goto alloc_chrdev_fair ;
	}
	//3、初始化字符设备
	cdev_init(&test_dev->dev_num , &my_ops);
	//4、添加一个字符设备
	ret = cdev_add(&test_dev->c_dev,test_dev->dev_num,1);
	if(ret < 0){
	   goto cdev_add_fair;
	}
	my_open();
	return 0 ;
	cdev_add_fair:
	return ret ;
	malloc_dev_fair :
	return ret  ;
	alloc_chrdev_fair :
	return ret ;
}

static int __exit cdev_test_exit(void)
{
	//删除设备
	cdev_del(&test_dev->c_dev);
	//注销驱动-->后面写1表示从dev_no开始连续一个
	unregister_chrdev_region(test_dev->dev_num,1);
	return 0 ;
}

module_init(cdev_test_init);
module_exit(cdev_test_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

在代码中，我们要实现一个虚拟的字符设备，这个设备很简单，只不过更加丰富了。
我们首先创建一个字符设备，用一个结构体char_dev来表示。

对结构体分配内存，然后申请设备号并注册，最后初始化，再将这个字符设备加到内核里去，一旦这些操作成功后，将调用my_open函数。

这就是一个字符设备的最基本构成。

上节我们已经说过alloc_chrdev_region这个函数的作用。

那么这节多了file_operations这个结构体，它的功能是什么？

当一个字符设备被注册后，我们随即就要来操作这个字符设备，open  , read , write , close等操作。

如下代码：

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 (*aio_read) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t);
	ssize_t (*aio_write) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t);
	int (*readdir) (struct file *, void *, filldir_t);
	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 (*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 **);
	long (*fallocate)(struct file *file, int mode, loff_t offset,
			  loff_t len);
};

那么内核是如何去识别相应的函数呢？
是通过系统调用

在上层应用程序，打个比方。

通过open()打印相应的设备，那么syscall函数就会通过系统调用号识别到内核态里的函数，进而调用到我们这里实现的my_open,这就是内核态和用户态相互沟通的方式。

这里我就不去写相应的应用程序了，以前也写过了，我就直接将open函数调用放在init函数，随着字符设备注册并执行。

这样将zImage下载到开发板上，串口上也是可以打印cdev_open的。

不知道怎么用应用程序去读写设备的可以参考以下文章：

http://blog.csdn.net/morixinguan/article/details/50619675

接下来看看本节使用的函数:

void cdev_init(struct cdev *, const struct file_operations *);

int cdev_add(struct cdev *, dev_t, unsigned);
void cdev_del(struct cdev *);

static __always_inline void *kmalloc(size_t size, gfp_t flags);

留心的小伙伴会发现，在exit函数中，我没有对内存进行释放，这里是故意这么做的，为了提醒粗心的伙伴，在内核中，分配的内存一定要释放的。

释放调用函数:

void kfree(const void *objp)