（2.1）file_operation 實現設具體操作：概述與實現

/* AUTHOR: Pinus

* Creat on : 2018-10-11

* KERNEL : linux-4.4.145

* BOARD : JZ2440(arm9 s3c2440)

* REFS : 韋東山視頻教程第二期

《LINUX內核源碼情景分析》

概述

Unix類系統將設備也看作是文件，通過操作文件的方式操作硬件。而操作文件的方式無非就是open、read、write、close等，將這些通用的文件操作函數抽象出來，就是file_operation結構體。（實際內核定義如下，可以看見各種會用到的函數裏面都有）

struct file_operations {
    struct module *owner;
    ...
    ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
    ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);
    ...
    int (*open) (struct inode *, struct file *);
    ...

};

那麼顯然，要想編寫出實際有用的代碼，我們起碼要實現對應的函數，這樣當你在應用程序中調用open，就會實際調用設備驅動的open。其重要性可見一斑。【思考一：內核是如何將app裏的操作函數和驅動裏的操作函數聯繫上的呢？】先通過led實驗瞭解如何簡單實用，和驅動的簡單框架。

實驗

目標：點亮開發板上的led燈

一、包含頭文件，寫出入口和出口函數，添加必要協議和修飾

頭文件，協議和修飾就略了，要是這不知道就去看前一篇吧。《（1）設備驅動的最基本框架》

1. 入口函數的實現

unsigned int major;

static int __init leds_drv_init(void) /* 入口函數 */
{
    unsigned int minor = 0;

    gpio_va = ioremap(0x56000000, 0x100000);
    if (!gpio_va) {
        return -EIO;
    }

    major = register_chrdev(0, "leds_dev", &jz2440_leds_fops); //註冊 告訴內核
    if (major < 0)
    {
        printk("leds_dev can't register major number\n");
        return major;
    }

    leds_class = class_create(THIS_MODULE, "leds_class"); //創建一個類

    leds_dev[0] = device_create(leds_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "leds"); //在類下創建設備節點"leds"
    for (minor = 1; minor < 4; minor++)
    {
        leds_dev[minor] = device_create(leds_class, NULL, MKDEV(major, minor), NULL, "led%d", minor);     //創建設備節點"ledx" 次設備號不同
    }

    printk("leds_dev initialized\n");
    return 0;
}

2.主設備號的概念：linux中使用ls -l 查看某個設備的具體信息時，可以看見主設備號和次設備號，內核通過主設備來選擇對應的設備和驅動，次設備號則是純軟件的概念，用於用同一個設備驅動使用幾個不同的外設，比如一個led_drv驅動led0,led1,led2... 【思考二；內核怎樣創建設備，主設備號具體應用是什麼呢？】

/* 註冊字符設備
* 參數爲主設備號、設備名字、file_operations結構；
* 這樣，主設備號就和具體的file_operations結構聯繫起來了，
* 操作主設備爲LED_MAJOR的設備文件時，就會調用s3c24xx_leds_fops中的相關成員函數
* LED_MAJOR可以設爲0，表示由內核自動分配主設備號
*/

major = register_chrdev(0, "leds_dev", &jz2440_leds_fops); //註冊 告訴內核

內核提供了一個register_chrdev()函數用來註冊設備（英文翻譯一下register char device）,

第一個參數：0，寫0表示讓內核自動分配主設備號，並返回給major；

第二個參數：“leds_dev”, 設備名；

第三個參數；&jz2440_leds_fops，指向一個真實自定義file_operation結構體；

static const struct file_operations jz2440_leds_fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = leds_drv_open,
    .write = leds_drv_write,
};

顯然正確的實現這個結構體便是重點。

3. 註冊設備類，在類下注冊具體設備節點

【思考三：爲什麼要創建類呢？】

leds_class = class_create(THIS_MODULE, "leds_class"); //創建一個類

【思考四：創建設備節點的具體過程？】

leds_dev[0] = device_create(leds_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "leds"); //創建設備節點"leds"
for (minor = 1; minor < 4; minor++)
{
    leds_dev[minor] = device_create(leds_class, NULL, MKDEV(major, minor), NULL, "led%d", minor);    //創建設備節點"ledx" 次設備號不同
}

從這裏也可以看出，主設備號是內核用的，次設備號是純軟的概念，給我們編程用的

4. 操作硬件所需要的具體物理地址映射，將物理地址映射爲內核的虛擬地址，ioremap爲內核提供的函數

static unsigned long gpio_va;

#define GPIO_OFT(x) ((x) - 0x56000000)      /* 具體物理地址有s3c2440芯片手冊得來 */
#define GPFCON (*(volatile unsigned long *)(gpio_va + GPIO_OFT(0x56000050)))
#define GPFDAT (*(volatile unsigned long *)(gpio_va + GPIO_OFT(0x56000054)))

gpio_va = ioremap(0x56000000, 0x100000);    /* 參數：物理起始地址，要映射的大小1M */

5.出口函數的實現

static void __exit leds_drv_exit(void)

{

    unsigned int minor;

    iounmap(gpio_va);
    unregister_chrdev(major, "leds_dev"); //卸載設備驅動，注意第二個參數要與註冊時保持一致
    for (minor = 0; minor < 4; minor++)

    {
       device_unregister(leds_dev[minor]); //卸載類下的設備
    }
    class_destroy(leds_class);             //卸載類

}

看那些函數，就是調用了在入口函數中調用函數的相反函數，上面註冊，下面註銷，一一對應

二、file_operation結構體內函數的實現

那麼長時間終於再次回到了我們的課題，file_operation

static const struct file_operations jz2440_leds_fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = leds_drv_open,
    .write = leds_drv_write,
};

file_operations 可以用來實現很多功能，這裏我們只要實現兩個，open和write

static int leds_drv_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    /*配置GPF4，5，6*/
    GPFCON &= ~((0x3<<(4*2)) | (0x3<<(5*2)) | (0x3<<(6*2))); //現將對應位清零
    GPFCON |= ((0x1<<(4*2)) | (0x1<<(5*2)) | (0x1<<(6*2))); // 01 輸出
    return 0;
}

函數名自己取，需要傳遞的參數呢從file_operation結構體複製

有過裸板開發的應該很清楚，想點亮led的無非兩步，

a、配置對應GPIO的配置寄存器，使其爲輸出模式，

b、再修改對應的數據寄存器，使其輸出，就可以點亮led燈了。

顯然這裏的leds_drv_open()函數，就是配置寄存器

static ssize_t leds_drv_write(struct file *file, const char *buf, size_t count, loff_t *pos)

{
    unsigned int minor = MINOR(file->f_inode->i_rdev); //MINOR(inode->i_cdev); 得到次設備號
    char val;

    copy_from_user(&val, buf, count); //將數據從用戶空間傳到內核空間 反之copy_to_user

    switch (minor) /* 看，這就是次設備號的純軟的概念，和它的基本應用 */
    {
        case 0: /* /dev/leds */
        {
            printk("/dev/leds: %d %d\n", minor, val);
            if(val==1)
            {
                GPFDAT &= ~((1<<4) | (1<<5) | (1<<6));
            }
            else
            {
                GPFDAT |= (1<<4) | (1<<5) | (1<<6);
            }
            break;
        }

        case 1: /* /dev/led1 */
        {
            if(val==1)
            {
                GPFDAT &= ~(1<<4);
            }
            else
            {
                GPFDAT |= (1<<4);
            }
            break;
        }
        case 2: /* /dev/led2 */
        {
            if(val==1)
            {
                GPFDAT &= ~(1<<5);
            }
            else
            {
                GPFDAT |= (1<<5);
            }
            break;
        }
        case 3: /* /dev/led3 */
        {
            if(val==1)
            {
                GPFDAT &= ~(1<<6);
            }
            else
            {
                GPFDAT |= (1<<6);
            }
            break;

        }
        default: printk("/dev/leds: %d %d\ ?? n", minor, val);
    }

    return 0;
}

這樣我們就實現了具體的file_operation結構體的具體功能函數，

major = register_chrdev(0, "leds_dev", &jz2440_leds_fops); //在這裏傳入，使之與具體的設備關聯在一起

三、測試程序的實現

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>

void print_usage(char *drv);

int main(int argc, char **argv)
{
    int fd;
    char* filename;
    char val = 1;

    if (argc != 3)
    {
        print_usage(argv[0]);
        return 1;
    }

    filename = argv[1];

    fd = open(filename, O_RDWR);
    if (fd < 0)
        printf("can't open dev nod !\n");

    if (strcmp(argv[2], "on") == 0)
    {
        val = 1;
    }
    else if (strcmp(argv[2], "off") == 0)
    {
        val = 0;
    }
    else
    {
        print_usage(argv[0]);
        return 1;
    }

    printf("%s : %d\r\n", argv[1], val);
    write(fd, &val, 1);

    return 0;
}

/* 打印用法 */ 
void print_usage(char *drv)
{
    printf("Usage : \n");
    printf("%s <dev> <on|off>\n", drv);
    printf("eg. \n");
    printf("%s /dev/leds on\n", drv);
    printf("%s /dev/leds off\n", drv);
    printf("%s /dev/led1 on\n", drv);
    printf("%s /dev/led1 off\n", drv);
    // <>表示內部的參數不可省略，|表示或 ？不把argv[0]打印出來避免一個越界錯誤
}

編譯之後也放在板子上，安裝模塊，就可以測試了

文中提到的思考題就在下一篇在解答吧，本人也是初學，如有不足請大佬指正

具體程序可以通過下面下載實現代碼：

https://download.csdn.net/download/qq_38960810/10734664

（2.1）file_operation 實現設具體操作：概述與實現

概述

實驗

【簡寫Mybatis-02】註冊機的實現以及SqlSession處理

手繪二維碼

.NET藉助虛擬網卡實現一個簡單異地組網工具

（6.1）各種USB接口簡介

（6.2）USB前置概念

（6.3）USB驅動程序框架

（3.7）一個按鍵所能涉及的：設備驅動分層分離的概念

（3.8）一個按鍵所能涉及的：內核按鍵標準驅動gpio-keys

Mac下配置sublime實現LaTeX

https://yachay.unat.edu.pe/blog/index.php?comment_area=format_blog&comment_component=blog&comment_co

linux以太網驅動總結