linux内核字符设备驱动之读操作

linux应用程序read函数的使用

char rbuf[1024] = {0}; //分配缓冲区，保存读取的数据；
ret = read(fd, rbuf, 1024);//读设备，将从设备读取的数据保存在rbuf缓冲区中，要读1024字节；
ret保存实际读取的字节数；

底层驱动的read接口

struct file_operations {
    ssize_t (*read) (struct file *file, 
                        char __user *buf, 
                        size_t count, 
                        loff_t *ppos);
}; 

read接口作用：用于读取设备，并且将读取的数据上报给用户；
与应用程序read的调用关系；
应用程序调用read->…->调用驱动read接口
参数：
file:文件指针
buf:保存用户缓冲区的首地址(rbuf),在驱动程序中不能直接访问这个buf(*buf = 1不允许)，如果驱动程序要向用户缓冲区写入数据，必须利用内核提供的内存拷贝函数，将内核驱动的数据拷贝到用户缓冲区中；
count:用户要读取的字节数，例如1024字节
ppos:保存读的位置信息，例如
获取上一次的读位置：
loff_t pos = *ppos;
假如这次成功读了1024字节；
更新读位置信息：
*ppos = pos + 1024;

切记：对于read接口的第二个参数buf,这个buf指针保存的是用户缓冲区的首地址，在内核空间不能直接访问操作，需要利用内核的内存拷贝函数，将内核的数据拷贝到用户缓冲区中，这个内存拷贝函数：

unsigned long copy_to_user(void __user *to, 
                          const void *from, 
                          unsigned long n)

作用：将内核驱动的数据拷贝到用户缓冲区中
参数：
to:目的地址，传递用户缓冲区的首地址(buf)
from:源地址，传递内核缓冲区的首地址
n:要拷贝的字节数
只要看到__user修饰的指针，就不能在驱动中直接访问操作，必须利用内存拷贝函数

编写字符设备驱动，提供read接口，将内核数据读取到用户空间

1.mkdir /opt/drivers/2.0
2.cd /opt/drivers/2.0
3.vim led_drv.c
4.vim led_test.c
5.vim Makefile
6.make
7.arm-linux-gcc -0 led_test led_test.c
8.cp led_test led_drv.ko /opt/rootfs

ARM:
1.insmod led_drv.ko
2.cat /proc/devices //获取主设备号
3.mknod /dev/myled c 主设备号 0
4../led_test

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h> //struct file_operations
#include <linux/cdev.h> //struct cdev + 设备号
#include <asm/gpio.h>
#include <plat/gpio-cfg.h>
#include <linux/uaccess.h> //copy_to_user

//声明描述LED硬件相关的数据结构
struct led_resource
{
    char *name;
    int gpio;
};

//定义初始化LED硬件信息
static struct led_resource led_info[] =
{
    [0] = {
        .name = "LED1",
        .gpio = S5PV210_GPC0(3)
    },
    [1] = {
        .name = "LED2",
        .gpio = S5PV210_GPC0(4)
    }
};

//定义设备号
static dev_t dev;

//定义字符设备对象
static struct cdev led_cdev;

//调用关系：应用程序open->....->led_open
static int led_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    int i;

    for(i = 0; i < ARRAY_SIZE(led_info); i++)
        gpio_set_value(led_info[i].gpio, 1);

    printk("%s\n", __func__);
    return 0; //执行成功返回0，执行失败返回负值
}

//调用关系：应用程序close->...->led_close
static int led_close(struct inode *inode, struct file *file)
{
    int i;

    for(i = 0; i < ARRAY_SIZE(led_info); i++)
        gpio_set_value(led_info[i].gpio, 0);

    printk("%s\n", __func__);
    return 0; //执行成功返回0，执行失败返回负值
}

//调用关系：应用程序read->...->led_read
static ssize_t led_read(struct file *file,
                        char __user *buf,
                        size_t count,
                        loff_t *ppos)
{
    //定义初始化内核缓冲区(存储空间再后1G虚拟内存中)
    int kdata = 0x5555;

    //将内核数据上报给用户
    //切记：buf虽然保存的用户缓冲区的首地址，但不能直接访问
    //*(int *)buf = kdata;错误
    copy_to_user(buf, &kdata, sizeof(kdata));
    printk("%s\n", __func__);
    return sizeof(kdata); //失败返回负值，成功返回实际读取的字节数
}

//定义初始化硬件操作方法
static struct file_operations led_fops =
{
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = led_open, //打开设备
    .release = led_close, //关闭设备
    .read = led_read //读取设备
};

static int led_init(void)
{
    int i;
    //申请设备号
    alloc_chrdev_region(&dev, 0, 1, "LEDREAD");

    //初始化字符设备对象
    cdev_init(&led_cdev, &led_fops);

    //注册字符设备对象到内核
    cdev_add(&led_cdev, dev, 1);

    //申请GPIO资源和配置GPIO为输出口，输出0(省电)
    for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(led_info); i++)
        {
            gpio_request(led_info[i].gpio, led_info[i].name);
            gpio_direction_output(led_info[i].gpio, 0);
        }
    return 0;
}

static void led_exit(void)
{
    int i;

    //输出0，释放GPIO资源
    for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(led_info); i++)
        {
            gpio_set_value(led_info[i].gpio, 0);
            gpio_free(led_info[i].gpio);
        }
    //卸载字符设备对象
    cdev_del(&led_cdev);
    //释放设备号
    unregister_chrdev_region(dev, 1);
}
module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

应用程序:

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

int main(void)
{
    int fd;
    int udata;  //定义用户缓冲区

    //打开设备
    //open->....->调用led_open
    fd = open("/dev/myled", O_RDWR);
    if (fd < 0) {
        printf("打开设备失败!\n");
        return -1;
    }

    read(fd, &udata, sizeof(udata));
    printf("从驱动读取的数据为:udata = %#x\n", udata);

    //关闭设备
    //close->...->调用led_close
    close(fd);
    return 0;
}