1.设备描述结构cdev
驱动模型种类繁多,这就需要我从众多的模型中提取出他们的一些共性:
a.驱动初始化
a.1 分配设备描述结构
a.2 初始化设备描述结构
a.3 注册设备描述结构
a.4 硬件初始化
b.实现设备操作
c.驱动注销
------------------------------------------------------------------
设备描述结构:
在任何一种驱动模型中,设备都会用的内核中的一种结构来描述,我们的字符设备在内核中使用struct cdev 来来描述。
struct cdev {
struct kobject kobj;
struct module *owner;
const struct file__operations *ops;//设备操作集
struct list_head list;
dev__t dev;//设备号
unsigned int count;//设备数
};
查看/dev目录下的设备号:
ls -l /dev
每行的第五,六分别为主次设备号。
主设备号将驱动程序与设备文件建立联系,
次设备号是让驱动程序区分串口1,串口2.区分同类型的设备。
a.设备号操作:
linux内核中使用dev_t类型来定义设备号,dev_t这种类型其实质为32为的unsigned int ,其中高12为为主设备号,低20为为此设备号。
1.如何知道主次设备号。怎么组合成dev_t类型?
dev_t dev = MKDEV
2.如何从dev_t中分解出主次设备号?
主设备号=MAJOR(dev_t dev)
次设备号=MINOR(dev_t dev)
b.设备号分配:
静态申请:开发者自己选择一个数字作为主设备号,然后通过函数register_chrdev_region向内核申请使用,缺点:如果申请使用的设备号已经被内核中的其他驱动使用了,则申请失败。
动态分配:
使用alloc_chrdev_region由内核分配一个可用的主设备号。
优点:因为内核知道哪些号已经被使用了,所以不会导致分配到已经被使用的号 。
c.设备号注销:
不管使用何种方法分配设备号,都应该在驱动退出时,使用unregister_chrdev_region函数释放这些设备号。
--------------------------------------------------------------
操作函数集
const struct file_operation *ops;充当了一个映射关系表的作用。
file_operation类似于一张表,将系统调用函数,与驱动程序中的函数对应起来。
对应不支持的操作则设置函数指针为NULL,
struct file_operation dev_fops = {
.llseek= NULL,
.read = dev_read,
}
-------------------------------------------------------------
2.字符设备驱动模型
a.驱动初始化
a.1 分配描述结构:
cdev变量的定义可以采用静态和动态两种方法
静态分配:struct cdev mdev
动态分配:struct cdev *pdev = cdev_alloc();
a.2 初始化描述结构
struct cdev的初始化使用cdev_init函数来完成。
cdev_init(struct cdev *cdev,const struct file_operation *fops)
cdev:待初始化的cdev结构
fops:设备对应的操作函数集
a.3注册描述结构
字符设备的注册使用cdev_add函数来完成
cdev_add(struct cdev *p,dev_t dev,unsigned count)
p:待添加到内核的字符设备结构
dev:设备号
count:该类设备的设备个数
a.4硬件初始化
b.实现设备操作
open release write llseek read (这些操作别名设备方法)
了解操作什么时候被调用,了解这些操作要完成一些什么功能?
int (*open)(struct inode*,struct file*):打开设备,相应open系统。
int(*release)(struct inode*,struct file*):关闭设备,响应close系统调用。
loff_t(*llseek)(struct file*,loff_t,int):重定位读写指针,响应lseek系统调用。
ssize_t(*read)(struct file*,char __user*,size_t,loff_t*):从设备读取数据,响应read系统调用
ssize_t(*write)(struct file*,const char __user*,size_t,loff_t*):向设备写入数据,响应write系统调用。
struct file:在linux系统中,每一个打开的文件,在内核中都会关联一个struct file,它由内核在打开文件时创建,在文件关闭后释放。
loff_t f_pos /*文件读写指针*/
struct file_operations *f_op/*该文件所对应的操作*/
struct inode:每一个文件系统里面的文件都会关联一个inode结构,该结构主要用来记录文件物理上的信息,因此,它和代表打开文件的file 结构是不同的,一个文件没有被打开时不会关联file结构,但是却会关联一个inode结构。
dev_t i_rdev:设备号。
---------------------------------------------------------------
设备操作
open :表明次设备号,启动设备。
release:关闭设备
read:从设备中读取数据,将读取到的数据返回给应用程序。
注意:buff参数是来源于用户空间的指针,这类指针都不能被内核代码直接引用,必须使用专门的函数
int copy_from_user(void*to,const_void __user* from,int n)
int copy_to_user(void __user*to,const void *from,int n)
ssize_t (*read) (struct file *filp, char __user *buff, size_t count, loff_t *offp)
参数分析:
filp:与字符设备文件关联的file结构指针, 由内核创建。
buff : 从设备读取到的数据,需要保存到的位置。由read系统调用提供该参数。
count: 请求传输的数据量,由read系统调用提供该参数。
offp: 文件的读写位置,由内核从file结构中取出后,传递进来。
驱动注销:
使用函数cdev_del