一、嵌入式linux字符设备驱动框架

写应用程序的人 不应该去看电路图，但是如何操作硬件呢：调用驱动程序里的open，read，write等来实现。 C库里实现了 open 、read、write上层函数 调用open等：swi val—引发一个异常中断，进入内核异常处理函数。 系统调用接口：根据发生中断的原因，调用处理函数（sys_open，sys_read等sys_open等函数会执行与open相关各种初始化函数，通知调用自己写好的open函数，这里注意应用程序的open不仅仅是调用驱动中的open，其他函数类似，是调用sys_open，sys_open里包含了驱动中实现的open）。 sys_open：根据调用的不同设备，执行不同的函数。
总结：
APP应用程序 调用open read（c库中实现，swi），swi val—引发一个异常中断，进入内核异常处理函数，根据发生中断的原因，调用处理函数（sys_open，sys_read等）。sys_open：根据调用的不同设备的属性，执行不同的函数。 问题： App应用程序调用open等，最终调用的是相应设备的open，是如何对应起来的呢？依赖于驱动程序框架。
1.简单的字符驱动程序框架 主要包括以下几个部分，这一节我们先看看这几部分都有什么。第三节有完整的驱动框架代码。 （1）写出led_open，led_read等 static int first_drv_open(struct inode *inode, struct file *file) { printk("first_drv_open "); return 0; } static ssize_t first_drv_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t * ppos) { printk("first_drv_write "); return 0; }
（2）怎么告诉内核呢？定义一个file_operations结构体，填充它： static struct file_operations first_drv_fops = { .owner = THIS_MODULE, /* 这是一个宏，推向编译模块时自动创建的__this_module变量 */ .open = first_drv_open, .write = first_drv_write, }; （3）怎么用起来这个结构体，就是怎么告诉内核？ //注册驱动程序 int major; static int first_drv_init(void) { major = register_chrdev(0, "first_drv", &first_drv_fops); // 注册, 告诉内核 printk("first_drv_init "); return 0; }static void first_drv_exit(void) { unregister_chrdev(major, "first_drv"); // 卸载 } 参数：主设备号，名字，结构体 （4）谁来调用这个函数呢：驱动的入口函数,需要一个宏来修饰一下： module_init(first_drv_init);
module_exit(first_drv_exit);//函数指针

二、函数对应过程分析：

查看下设备节点信息：

C表示字符设备    4 主设备号 63次设备号 -常规文件 D目录. 当APP使用open的时候 首先判断设备属性是字符设备，然后根据主设备号 去数组中找到对应的file_operation结构体。 用设备类型+设备号（字符设备+主设备号）就可以找到fileoperation结构

register_chrdev最简单的实现方式：以Major为索引，把file_operation写进去，实现注册。

VFS如何根据要打开的东西，找到驱动程序： VFS：根据字符设备数组，根据设备号找到file_operation结构
file_operation里：
入口函数里调用 regist_chrdev根据主设备号把file_operation放到数组里。

三、简单的字符驱动程序框架如下：

（1）可挂载驱动程序框架代码 #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include static int first_drv_open(struct inode *inode, struct file *file) { printk("first_drv_open "); return 0; } static ssize_t first_drv_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t * ppos) { printk("first_drv_write "); return 0; } static struct file_operations first_drv_fops = { .owner = THIS_MODULE, /* 这是一个宏，推向编译模块时自动创建的__this_module变量 */ .open = first_drv_open, .write = first_drv_write, }; int major; static int first_drv_init(void) { major = register_chrdev(0, "first_drv", &first_drv_fops); // 注册, 告诉内核 printk("first_drv_init "); return 0; } static void first_drv_exit(void) { unregister_chrdev(major, "first_drv"); // 卸载 } module_init(first_drv_init); module_exit(first_drv_exit); （2）Makefile
KERN_DIR = /home/book/yangfei/linux-2.6.22.6 all: make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean: make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean rm -rf modules.order obj-m += first_drv.o 驱动编译依赖于内核文件，因此需要提前解压内核源码并编译。 （3）执行make，生成.ko文件 并拷贝至NFS文件夹 make cp first_drv.ko/work/nfs_root/drivers_and_test/ （4）手动加载驱动程序 cat /proc/devices  ： insmod first_drv.ko
（5）编写驱动测试应用程序： #include #include #include #include /* firstdrvtest on * firstdrvtest off */ int main(int argc, char **argv) { int fd; int val = 1; fd = open("/dev/xxx", O_RDWR); if (fd < 0) { printf("can't open! "); } write(fd, &val, 4); return 0; } arm-linux-gcc -ofirstdrvtest firstdrvtest.c cp firstdrvtest/work/nfs_root/ 挂载nfs服务器 mount -t nfs -o nolock192.168.1.102:/work/nfs_root /mnt
创建设备节点： # mknod /dev/xxx   c    252   0     ---》/dev会出现xxx设备 ls /dev/

测试环境： 格式化nand，烧写光盘自带linux2.26、qt yaffs、uboot1.1.6，gcc：3.4.5.

四、思考与改进

（1）主设备号怎么定 

• cat/proc/devices 找一个没用的     手工指定主设备号
• 写０，由系统分配                         自动分配主设备号

（2）dev/xxx怎么来的 应用程序 打开某个设备：open（dev/xxx） 首先要：

• 手工创建设备节点：mknod /dev/xxx c 252 0

但是当我们使用自动分配设备号的时候 ，我们都要cat /proc/devices查看主设备号名字，然后再创建设备节点吗？这样显然不合适。

• 自动创建设备节点，udex机制（mdev机制）

注册设备的时候，会在/sys下生成设备信息， mdev：自动根据系统信息创建设备节点。 驱动程序里，提供设备信息，mdev就可以自动创建设备节点。 如何提供设备信息呢：
入口函数，先创建一个类—》类下面创建一个设备（提供系统信息）
class_create会在/sys下创建 firstdrv这个类，class_create类下创建xyz这个设备，mdev会自动创建一个dev/xyz设备节点

出口函数：

编译报错：
解决方法：

五、嵌入式linux   led字符设备驱动

前面写好了字符设备驱动程序框架，现在实现led字符设备驱动： 1、需要做什么

• 搭框架
• 完善硬件操作

（1）opne中实现端口输入输出配置 （2）入口函数：完成虚拟地址映射 （3）write中实现LED操作 copy_from_user 用户空间到内核空间传递数据。 copy_to_user();  内核空间到用户空间传递数据
2代码实现 （1）驱动完整代码： #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include static struct class *firstdrv_class; static struct class_device *firstdrv_class_dev; volatile unsigned long *gpfcon = NULL; volatile unsigned long *gpfdat = NULL; static int first_drv_open(struct inode *inode, struct file *file) { //printk("first_drv_open "); /* 配置GPF4,5,6为输出 */ *gpfcon &= ~((0x3<<(4*2)) | (0x3<<(5*2)) | (0x3<<(6*2))); *gpfcon |= ((0x1<<(4*2)) | (0x1<<(5*2)) | (0x1<<(6*2))); return 0; } static ssize_t first_drv_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t * ppos) { int val; //printk("first_drv_write "); copy_from_user(&val, buf, count); // copy_to_user(); if (val == 1) { // 点灯 *gpfdat &= ~((1<<4) | (1<<5) | (1<<6)); } else { // 灭灯 *gpfdat |= (1<<4) | (1<<5) | (1<<6); } return 0; } static struct file_operations first_drv_fops = { .owner = THIS_MODULE, /* 这是一个宏，推向编译模块时自动创建的__this_module变量 */ .open = first_drv_open, .write = first_drv_write, }; int major; static int first_drv_init(void) { major = register_chrdev(0, "first_drv", &first_drv_fops); // 注册, 告诉内核 firstdrv_class = class_create(THIS_MODULE, "firstdrv"); firstdrv_class_dev = class_device_create(firstdrv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "xyz"); /* /dev/xyz */ gpfcon = (volatile unsigned long *)ioremap(0x56000050, 16); gpfdat = gpfcon + 1; return 0; } static void first_drv_exit(void) { unregister_chrdev(major, "first_drv"); // 卸载 class_device_unregister(firstdrv_class_dev); class_destroy(firstdrv_class); iounmap(gpfcon); } module_init(first_drv_init); module_exit(first_drv_exit); MODULE_LICENSE("GPL"); （2）编译程序，加载驱动 3 改进 当我们想实现对硬件的多种情况操作时： （1）根据传入参数，执行多种操作 （2）创建多个设备节点，执行不同的硬件操作 代码参考： drivers_and_testledsmyleds.c /* * 执行insmod命令时就会调用这个函数 */ static int __init s3c24xx_leds_init(void) //static int __init init_module(void) { int ret; int minor = 0; gpio_va = ioremap(0x56000000, 0x100000); if (!gpio_va) { return -EIO; } /* 注册字符设备 * 参数为主设备号、设备名字、file_operations结构； * 这样，主设备号就和具体的file_operations结构联系起来了， * 操作主设备为LED_MAJOR的设备文件时，就会调用s3c24xx_leds_fops中的相关成员函数 * LED_MAJOR可以设为0，表示由内核自动分配主设备号 */ ret = register_chrdev(LED_MAJOR, DEVICE_NAME, &s3c24xx_leds_fops); if (ret < 0) { printk(DEVICE_NAME " can't register major number "); return ret; } leds_class = class_create(THIS_MODULE, "leds"); if (IS_ERR(leds_class)) return PTR_ERR(leds_class); leds_class_devs[0] = class_device_create(leds_class, NULL, MKDEV(LED_MAJOR, 0), NULL, "leds"); /* /dev/leds */ for (minor = 1; minor < 4; minor++) /* /dev/led1,2,3 */ { leds_class_devs[minor] = class_device_create(leds_class, NULL, MKDEV(LED_MAJOR, minor), NULL, "led%d", minor); if (unlikely(IS_ERR(leds_class_devs[minor]))) return PTR_ERR(leds_class_devs[minor]); } printk(DEVICE_NAME " initialized "); return 0; }
驱动测试应用程序：
#include #include #include #include /* * ledtest */ void print_usage(char *file) { printf("Usage: "); printf("%s ",file); printf("eg. "); printf("%s /dev/leds on ", file); printf("%s /dev/leds off ", file); printf("%s /dev/led1 on ", file); printf("%s /dev/led1 off ", file); } int main(int argc, char **argv) { int fd; char* filename; char val; if (argc != 3) { print_usage(argv[0]); return 0; } filename = argv[1]; fd = open(filename, O_RDWR); if (fd < 0) { printf("error, can't open %s ", filename); return 0; } if (!strcmp("on", argv[2])) { // 亮灯 val = 0; write(fd, &val, 1); } else if (!strcmp("off", argv[2])) { // 灭灯 val = 1; write(fd, &val, 1); } else { print_usage(argv[0]); return 0; } return 0; } 到此，我们实现了简单的字符设备驱动框架，并在框架上加入了led硬件操作，实现了led字符设备驱动的编写与驱动应用程序的编写。

六、需要注意的几点

（1）以下两个函数实现了在内核中加入设备信息，mdev就可以根据/sys下生成的设备信息，自动创建设备节点 firstdrv_class = class_create(THIS_MODULE, "firstdrv");

firstdrv_class_dev = class_device_create(firstdrv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "xyz"); /* /dev/xyz */
（2）查看设备驱动设备：cat /proc/devices   （主设备号+设备名称） 查看设备节点：ls /dev/xxx  （3）卸载驱动 rmmod first_drv （4）卸载设备节点 rm  /dev/xxx （5）APP应用程序打开的open函数，打开的设备节点，而不是驱动程序。 （6）arm单板和虚拟机之间通过网络文件系统NFS传递文件： mount -t nfs -o nolock192.168.1.102:/work/nfs_root /mnt （7）编译驱动程序的内核和单板运行的内核要一致  编译驱动测试程序的工具链版本和文件系统的版本要一致，不然应用程序可能会缺少某些库而无法运行 （8）驱动程序框架有自己的函数，就是这么用，记住就可以，所以入门应该是比较简单的。 （9）应用程序的open是如何找到驱动程序的open并执行的。 注册驱动程序：在数组中以主设备号为索引，file_operation为内容，进行注册 open的时候，根据要打开的设备节点的类型，主设备号在数组中找到对应的file_operation结构体，并使用里面对应的open函数。 （11）自动创建设备节点的时候，会在/sys下产生设备信息，以便以创建设备节点。