编译/安装驱动程序
在Linux系统中，驱动程序通常采用内核模块的程序结构来进行编码。因此，编译/安装一个驱动程序，其实质就是编译/安装一个内核模块。
字符设备文件
通过字符设备文件，应用程序可以使用相应的字符设备驱动程序来控制字符设备。创建字符设备文件的方法：
使用mknod命令：
mknod /dev/文件名 c 主设备号 次设备号
“c”代表字符设备
查看主设备号：
cat /proc/devices
注意：编写应用程序之后，为防止开发板系统中没有应用程序运行所需的动态链接库，在对应用程序进行编译时，需要采用静态编译方式，加上 -static
编写应用程序代码
写入数据：
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int main()
{
int fd = 0;
int src = 2013;
/*打开设备文件*/
fd = open("/dev/memdev0",O_RDWR);
/*写入数据*/
write(fd, &src, sizeof(int));
/*关闭设备*/
close(fd);
return 0;
}读出数据：
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int main()
{
int fd = 0;
int dst = 0;
/*打开设备文件*/
fd = open("/dev/memdev0",O_RDWR);
/*写入数据*/
read(fd, &dst, sizeof(int));
printf("dst is %d\n",dst);
/*关闭设备*/
close(fd);
return 0;
}设备描述结构
在任何一种驱动模型中，设备都会用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
};主设备号：
设备文件对应一个数字，驱动对应一个数字，两者相同才能工作。
次设备号：
同一种设备驱动程序，可能对应多个设备文件，有多台该种设备，可以通过次设备号来区分同种设备的不同设备文件。
对设备号的操作：
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位的 unsigned int，其中高12位为主设备号，低20位为次设备号。
1、如果知道主设备号，次设备号，组合成dev_t类型
dev_t dev = MKDEV(主设备号，次设备号);
2、如何从dev_t中分解出主设备号
主设备号 = MAJOR(dev_t dev);
3、如何从dev_t中分解出次设备号
次设备号 = MINOR(dev_t dev);
设备号的分配：
1、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。
2、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。
设备号的注销
不论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
又叫做：设备方法。
Struct file_operations是一个函数指针的集合，定义能在设备上进行的操作。结构中的函数指针指向驱动中的函数，这些函数实现一个针对设备的操作，对于不支持的操作则设置函数指针为 NULL。
例如：
struct file_operations dev_fops = {
.llseek = NULL,
.read = dev_read,
.write = dev_write,
.ioctl = dev_ioctl,
.open = dev_open,
.release = dev_release,
};
/*
上面的这种方式称为指定初始化(designated initializer)，采用这种方式的优势就在于由此初始化不必严格按照定义时的顺序。
*/设备驱动模型
字符设备驱动初始化
设备描述结构的分配
cdev变量的定义可以采用静态和动态两种办法：
静态分配：
struct cdev mdev;
动态分配：
struct cdev *pdev = cdev_alloc();
设备描述结构的初始化
struct cdev的初始化使用 cdev_init函数 来完成。
cdev_init(struct cdev *cdev, const struct file_operations *fops)
//参数：
//cdev: 待初始化的cdev结构
//fops: 设备对应的操作函数集设备描述结构的注册
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)
//参数：
//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实现设备操作（设备方法）
int (*open) (struct inode *, struct file *)
//打开设备，响应open系统调用，open完成如下工作：标明次设备号，启动设备
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。
重要成员：
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
每一个存在于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。
重要成员：
dev_t i_rdev; //设备号read设备方法：
通常完成2件事情：
从设备中读取数据(属于硬件访问类操作)；
将读取到的数据返回给应用程序；
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。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);
驱动注销
当我们从内核中卸载驱动程序的时候，需要使用cdev_del函数来完成字符设备的注销。
驱动程序代码举例
#include <linux/module.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <linux/slab.h>
int dev1_registers[5];
int dev2_registers[5];
struct cdev cdev;
dev_t devno;
/*文件打开函数*/
int mem_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
/*获取次设备号*/
int num = MINOR(inode->i_rdev);
if (num==0)
filp->private_data = dev1_registers;
else if(num == 1)
filp->private_data = dev2_registers;
else
return -ENODEV; //无效的次设备号
return 0;
}
/*文件释放函数*/
int mem_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
return 0;
}
/*读函数*/
static ssize_t mem_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
{
unsigned long p = *ppos;
unsigned int count = size;
int ret = 0;
int *register_addr = filp->private_data; /*获取设备的寄存器基地址*/
/*判断读位置是否有效*/
if (p >= 5*sizeof(int))
return 0;
if (count > 5*sizeof(int) - p)
count = 5*sizeof(int) - p;
/*读数据到用户空间*/
if (copy_to_user(buf, register_addr+p, count))
{
ret = -EFAULT;
}
else
{
*ppos += count;
ret = count;
}
return ret;
}
/*写函数*/
static ssize_t mem_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
{
unsigned long p = *ppos;
unsigned int count = size;
int ret = 0;
int *register_addr = filp->private_data; /*获取设备的寄存器地址*/
/*分析和获取有效的写长度*/
if (p >= 5*sizeof(int))
return 0;
if (count > 5*sizeof(int) - p)
count = 5*sizeof(int) - p;
/*从用户空间写入数据*/
if (copy_from_user(register_addr + p, buf, count))
ret = -EFAULT;
else
{
*ppos += count;
ret = count;
}
return ret;
}
/* seek文件定位函数 */
static loff_t mem_llseek(struct file *filp, loff_t offset, int whence)
{
loff_t newpos;
switch(whence) {
case SEEK_SET:
newpos = offset;
break;
case SEEK_CUR:
newpos = filp->f_pos + offset;
break;
case SEEK_END:
newpos = 5*sizeof(int)-1 + offset;
break;
default:
return -EINVAL;
}
if ((newpos<0) || (newpos>5*sizeof(int)))
return -EINVAL;
filp->f_pos = newpos;
return newpos;
}
/*文件操作结构体*/
static const struct file_operations mem_fops =
{
.llseek = mem_llseek,
.read = mem_read,
.write = mem_write,
.open = mem_open,
.release = mem_release,
};
/*设备驱动模块加载函数*/
static int memdev_init(void)
{
/*初始化cdev结构*/
cdev_init(&cdev, &mem_fops);
/* 注册字符设备 */
alloc_chrdev_region(&devno, 0, 2, "memdev");
cdev_add(&cdev, devno, 2);
}
/*模块卸载函数*/
static void memdev_exit(void)
{
cdev_del(&cdev); /*注销设备*/
unregister_chrdev_region(devno, 2); /*释放设备号*/
}
MODULE_LICENSE("GPL");
module_init(memdev_init);
module_exit(memdev_exit);
