Linux系统下的字符设备驱动程序编程 |
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实验项目名称:
设备驱动: Linux系统下的字符设备驱动程序编程
一、实验目的
通过一个简单的设备驱动的实现过程。学会Linux中设备驱动程序的编写。 深入理解内核驱动模块编写和编译过程。 二、实验内容1、编写一个字符设备驱动程序,并在设备的打开操作中打印主次设备号; 2、编写一个用户测试程序,实现设备的读操作。 三、实验涉及的系统调用函数以及内核函数1、分配设备号函数register_chrdev( ),用于指定设备号的情况。函数原型为: int register_chrdev(unsigned int major, const char *name,struct file_operations *fops); major:主设备号(已知) name:设备名 fops:设备操作方法 动态申请设备号函数alloc_chrdev_region,函数原型: int alloc_chrdev_region(dev_t *from,unsigned int firstminor,unsigned int count,char *name) from:调用该函数后自动分配得到的设备号 firstminor:第一个次设备号 (一般为0) count:要分配的设备数 name:设备名 该函数会调用_register_chrdev_region这个函数 2、从系统注销字符设备函数unregsiter_chrdev,函数原型为: int unregister_chrdev(unsigned int major, const char *) major:主设备号 name:设备名 unregister_chrdev_region是unregsiter_chrdev的升级版,2.6以上内核使用 void unregister_chrdev_region(dev_t dev, unsigned int count); dev为设备号,和注册时候的要一致 count为申请的次设备个数。 3、分配设备空间函数cdev_alloc,函数原型: struct cdev *cdev_alloc(void) 主要针对需要空间申请的操作 4、对设备空间进行初始化和赋值操作函数cdev_init,函数原型: void cdev_init(struct cdev *cdev, const struct file_operations *fops) cdev:函数cdev_alloc分配的设备空间结构体指针 fops:对设备的操作 5、把设备添加进系统函数cdev_add,使用cdev_add注册字符设备前应该先调用register_chrdev_region或alloc_chrdev_region分配设备号。函数原型: int cdev_add(struct cdev* dev,dev_t num,unsigned int count) dev:字符设备结构体 num:设备号 count:添加的设备号的数量,具体的就是minor的数量 6、删除设备cdev_del,函数原型: void cdev_del(struct cdev *dev) dev:字符设备结构体 四、实验原理与重点字符设备是指只能一个字节一个字节读写的设备,不能随机读取设备内存中的某一数据,读取数据需要按照先后顺序。字符设备是面向流的设备,常见的字符设备有鼠标、键盘、串口、控制台和LED设备等。每一个字符设备都在/dev目录下对应一个设备文件。linux用户程序通过设备文件(或称设备节点)来使用驱动程序操作字符设备。一个字符设备都有一个主设备号和一个次设备号。主设备号用来标识与设备文件相连的驱动程序,用来反映设备类型。次设备号被驱动程序用来辨别操作的是哪个设备,用来区分同类型的设备。 1、描述字符设备的数据结构 在Linux 2.6内核中的字符设备用cdev结构来描述,其定义如下: struct cdev { struct kobject kobj; //类似对象类,驱动模块的基础对象 struct module *owner; //所属内核模块,一般为THIS_MODULE const struct file_operations *ops; //文件操作结构 struct list_head list; dev_t dev; //设备号,int 类型,高12位为主设备号,低20位为次设备号 unsigned int count; }; 2、字符设备驱动模块的编写 实现一个基本的字符驱动设备需要以下几个部分:字符设备驱动模块的加载、卸载函数和file_operations结构中的成员函数。具体步骤如下: (1)分配和释放设备号 在设备驱动程序中,注册设备前首先要向系统申请设备号, 分配设备号有静态和动态的两种方法: 静态分配(register_chrdev_region()函数) 动态分配(alloc_chrdev_region()) 通过 unregister_chrdev_region()函数释放已分配的(无论是静态的还是动态的)设备号。 (2)定义并初始化一个struct file_operations结构,并实现其中的操作函数 static struct file_operations cdrv_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=cdrv_open, .read=cdrv_read, .write=cdrv_write, }; static int cdrv_open(struct inode *inode, struct file *filp) static ssize_t c |
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