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Openwrt開發(fā)指南 第16章 驅(qū)動(dòng)開發(fā)之字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序框架

嵌入式大雜燴 ? 來源:嵌入式大雜燴 ? 作者:嵌入式大雜燴 ? 2023-06-30 09:01 ? 次閱讀

1 字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序框架簡(jiǎn)介

我們?cè)趯W(xué)習(xí) C 語言的時(shí)候,知道每個(gè)應(yīng)用程序的入口函數(shù),即第一個(gè)被執(zhí)行的函數(shù)是 main函數(shù),那么,我們自己的驅(qū)動(dòng)程序,哪個(gè)函數(shù)是入口函數(shù)呢?

在寫驅(qū)動(dòng)程序的時(shí)候,如果函數(shù)的名字可以任意取,常常為 xxxx_init(),當(dāng)實(shí)現(xiàn)好這個(gè) xxxx_init()函數(shù)以后,內(nèi)核其實(shí)并不知道這個(gè)就是我們驅(qū)動(dòng)的入口函數(shù),因此我們要想辦法告訴內(nèi)核,我們的入口函數(shù)是哪個(gè)?我們通過 module_init()函數(shù)來告訴內(nèi)核,具體如下。

module_init(RT5350_drv_init);

通過上面的修飾以后, RT5350_drv_init()這個(gè)函數(shù)就變成了我們的驅(qū)動(dòng)程序的入口函數(shù)了。當(dāng)然,有入口函數(shù),自然還需要一個(gè)出口函數(shù),我們通過 module_exit()函數(shù)來告訴內(nèi)核,具體如下。

module_exit(RT5350_drv_exit);

從上一章中,我們知道,應(yīng)用程序是通過 open、read、write ...函數(shù)來和我們的驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行交互的,那么我們的驅(qū)動(dòng)程序是怎么給應(yīng)用程序提供這些接口的呢?我們?cè)趯戲?qū)動(dòng)程序的時(shí)候,我們首先需要定義出一個(gè) file_operations 結(jié)構(gòu)體,該結(jié)構(gòu)體便是驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用程序交互的接口。具體定義如下。

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);
};

我們的驅(qū)動(dòng)程序要給應(yīng)用程序提供哪些接口,就只需要填充相應(yīng)的成員即可。比如我們想提供 open、read、write 這三個(gè)接口,就應(yīng)該如下定義。

static struct file_operations RT5350_drv_fops = {
.owner = THIS_MODULE, /*這是一個(gè)宏,推向編譯模塊時(shí)自動(dòng)創(chuàng)建的__this_module 變量 */
.open = RT5350_drv_open,
.read = RT5350_drv_read,
.write = RT5350_drv_write,
};

當(dāng) file_operations 結(jié)構(gòu)體定義、設(shè)置好以后,我們只需要通過 register_chrdev()函數(shù)將該機(jī)構(gòu)圖注冊(cè)進(jìn)內(nèi)核即可。

2 字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序框架實(shí)現(xiàn)

經(jīng)過前面部分的講解,相信大家一定對(duì)如何寫一個(gè)自己的驅(qū)動(dòng)程序,有所感悟了。接下來,給大家一個(gè)簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)程序的例子,可以用于作為框架模板,以后的驅(qū)動(dòng)都可以基于該驅(qū)動(dòng)進(jìn)行修改。

#include < linux/mm.h >
#include < linux/miscdevice.h >
#include < linux/slab.h >
#include < linux/vmalloc.h >
#include < linux/mman.h >
#include < linux/random.h >
#include < linux/init.h >
#include < linux/raw.h >
#include < linux/tty.h >
#include < linux/capability.h >
#include < linux/ptrace.h >
#include < linux/device.h >
#include < linux/highmem.h >
#include < linux/crash_dump.h >
#include < linux/backing-dev.h >
#include < linux/bootmem.h >
#include < linux/splice.h >
#include < linux/pfn.h >
#include < linux/export.h >
#include < linux/io.h >
#include < linux/aio.h >
#include < linux/kernel.h >
#include < linux/module.h >

#include < asm/uaccess.h >

#define DEVICE_NAME     "RT5350"  /* 加載模式后,執(zhí)行”cat /proc/devices”命令看到的設(shè)備名稱 */
#define RT5350_MAJOR       0       /* 主設(shè)備號(hào) */

static struct class *RT5350_drv_class;

static int RT5350_drv_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
	printk("%s:Hello RT5350
", __FUNCTION__);	// printk用于驅(qū)動(dòng)中添加打印,用法和應(yīng)用程序中的printf一樣

	return 0;
}

static ssize_t RT5350_drv_read(struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
{
	printk("%s:Hello RT5350
", __FUNCTION__);	// printk用于驅(qū)動(dòng)中添加打印,用法和應(yīng)用程序中的printf一樣

	return 0;
}

static ssize_t RT5350_drv_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
{
	printk("%s:Hello RT5350
", __FUNCTION__);	// printk用于驅(qū)動(dòng)中添加打印,用法和應(yīng)用程序中的printf一樣

	return 0;
}

/* 這個(gè)結(jié)構(gòu)是字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的核心
** 當(dāng)應(yīng)用程序操作設(shè)備文件時(shí)所調(diào)用的open、read、write等函數(shù),
** 最終會(huì)調(diào)用這個(gè)結(jié)構(gòu)中指定的對(duì)應(yīng)函數(shù)
**/
static struct file_operations RT5350_drv_fops = {
	.owner  	= THIS_MODULE,    /* 這是一個(gè)宏,推向編譯模塊時(shí)自動(dòng)創(chuàng)建的__this_module變量 */
	.open   	= RT5350_drv_open,     
	.read	= RT5350_drv_read,	   
	.write	= RT5350_drv_write,	   
};

int major;
/*
** 執(zhí)行insmod命令時(shí)就會(huì)調(diào)用這個(gè)函數(shù) 
*/
static int __init RT5350_drv_init(void)
{
	/* 注冊(cè)字符設(shè)備
	** 這步是寫字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序所必須的
	** 參數(shù)為主設(shè)備號(hào)、設(shè)備名字、file_operations結(jié)構(gòu);
	** 這樣,主設(shè)備號(hào)就和具體的file_operations結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來了,
	** 操作主設(shè)備為RT5350_MAJOR的設(shè)備文件時(shí),就會(huì)調(diào)用RT5350_drv_fops中的相關(guān)成員函數(shù)
	** RT5350_MAJOR可以設(shè)為0,表示由內(nèi)核自動(dòng)分配主設(shè)備號(hào)
	*/
	major = register_chrdev(RT5350_MAJOR, DEVICE_NAME, &RT5350_drv_fops);
	if (major < 0)
	{
		printk(DEVICE_NAME " can't register major number
");
		return major;
	}

	/*
	** 以下兩行代碼用于創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn),是必須的。
	** 當(dāng)然,如果不寫這兩行,那么就必須在linux系統(tǒng)命令行中通過mknod這個(gè)命令來創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)
	*/
	/* 創(chuàng)建類 */
	RT5350_drv_class = class_create(THIS_MODULE, "RT5350");
	/* 類下面創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn) */
	device_create(RT5350_drv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "RT5350");		// /dev/RT5350

	/*
	** 打印一個(gè)調(diào)試信息
	*/
	printk("%s:Hello RT5350
", __FUNCTION__);	// printk用于驅(qū)動(dòng)中添加打印,用法和應(yīng)用程序中的printf一樣

	return 0;
}

/*
 * 執(zhí)行rmmod命令時(shí)就會(huì)調(diào)用這個(gè)函數(shù) 
 */
static void __exit RT5350_drv_exit(void)
{
	unregister_chrdev(major, "RT5350");		// 與入口函數(shù)的register_chrdev函數(shù)配對(duì)使用
	device_destroy(RT5350_drv_class, MKDEV(major, 0));	// 與入口函數(shù)的device_create函數(shù)配對(duì)使用
	class_destroy(RT5350_drv_class);	// 與入口函數(shù)的class_create函數(shù)配對(duì)使用

	printk("%s:Hello RT5350
", __FUNCTION__);	// printk用于驅(qū)動(dòng)中添加打印,用法和應(yīng)用程序中的printf一樣
}

/* 這兩行指定驅(qū)動(dòng)程序的初始化函數(shù)和卸載函數(shù) */
module_init(RT5350_drv_init);
module_exit(RT5350_drv_exit);

/* 描述驅(qū)動(dòng)程序的一些信息,不是必須的 */
MODULE_AUTHOR("BruceOu");
MODULE_VERSION("0.1.0");
MODULE_DESCRIPTION("RT5350 FIRST Driver");
MODULE_LICENSE("GPL");
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