一、Linux 内核设备驱动类型
二、驱动程序和应用程序的差异
三、驱动程序说明
四、字符设备驱动编写流程
五、简单字符设备驱动程序
一、Linux设备驱动类型
字符设备驱动
GPIO、鼠标、键盘、显卡、声卡、
jpeg、视频、摄像头…
misc（binder、Ashmem、logger）
块设备驱动
大容量的存储设备
nand flash、SD卡、移动硬盘、U盘…
网络设备
网卡
二、驱动编程与应用编程的差异
驱动程序是没有main函数
应用程序有入口（main函数），“无”出口
驱动程序有入口和出口（module_init()/module_exit()）
设计驱动程序需要Linux内核源码包
驱动程序使用Linux内核提供的函数
驱动程序有固定的框架
驱动程序要求高效、稳定、简洁
驱动程序要有很好的可移植性
三、驱动程序说明
使用linux/module.h头文件定义的宏函
数，对驱动程序信息进行说明。内核模块
描述信息：
MODULE_AUTHOR(“xxx”);
MODULE_DESCRIPTION(“xxx”);
MODULE_LICENSE(“GPL”);
MODULE_VERSION(“Vxxx”);
几个关键字
__init：
标记内核启动时使用的初始化代码，内核启动完成后不再需要。以此标记的代码位于.init.text 内存区域，当内核启动完毕后，这个段中的内存会被释放掉。
__exit：
与__init类似，对于非模块无效。
__initdata:
使用该关键字修改的变量放在初始化的数据段（.init.data）。该数据在使用完成后，其所占用的内存会被释放掉。
__user：
(void __user *)arg，告诉内核这是一个用户空间的地址，不能直接进行访问，要通过copy_from_user/copy_to_user等来操作
四、字符设备驱动
Linux内核中绝大部分驱动都是字符设备驱动。
字符设备驱动模型
字符设备的描述
在字符设备驱动中，使用cdev结构体来描述字符设备
struct cdev {
struct kobject kobj;//管理结构体
struct module *owner;//所归属模块，一般赋值为THIS_MODULE
const struct file_operations ops;//文件操作集
struct list_head list;//内核链表
dev_t dev;//设备号
unsigned int count;//此设备的数量----有几个次设备号
};/ common/include/cdev.h */
在/sys下显示的每一个对象，都对应一个kobject
字符设备驱动设计流程
1 定义字符设备
struct cdev led_drv;
2 定义文件操作集，并对文件操作集进行初始化
3 分配或注册设备号
动态分配：alloc_chrdev_region();
静态注册： register_chrdev_region();
4 字符设备的初始化
void cdev_init()
5 向内核加入字符设备
cdev_add()
文件操作集
struct file_operations：每个cdev都有file_operations,是驱动程序给应用程序提供的 接口。
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 *);
unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);
int (*ioctl) (struct inode *, struct file *, unsigned int, unsigned long);
int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);
int (*open) (struct inode *, struct file *);
int (*release) (struct inode *, struct file );
…
};/ common/include/linux/fs.h */
定义并初始化文件操作集
static int led_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
printk(“openning the driver of ledn”);
return 0；
}
…
static const struct file_operations led_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = led_open,
.write = led_writte,
.release = led_release,
}
设备号
dev_t：(32bits)无符号整型数，在Linux下，每个设备都有唯一的ID，叫设备号。设计一个字符设备驱动时，必须申请设备号。
typedef u_long dev_t;
主设备号和次设备号:
主设备号：设备号的高12bits —>硬件的类型
次设备号：设备号的低20bits —>一个硬件类型下的具体实例
1 由主设备号ma和次设备号mi得到设备号的函数
#define MINORBITS 20
#define MKDEV(ma,mi) (((ma) << MINORBITS) | (mi))
2) 由设备号得到主次设备号
#define MAJOR(dev) ((unsigned int) ((dev) >> MINORBITS))
#define MINOR(dev) ((unsigned int) ((dev) & MINORMASK))
设备号动态分配与静态注册
动态申请：int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor,
unsigned count,const char *name);
dev：linux系统分配的设备号
baseminor：次设备号的起始值
count：该cdev次设备的数量
name：设备名称
静态注册：int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count,
const char *name);
dev：向linux系统静态注册的设备号
count：连续编号范围，该cdev有多少次设备
name：编号相关联的设备名称（/proc/devices）
注销：void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count);
from：要注销的设备编号范围的初始值
count：连续编号范围
例： register_chrdev_region(led_drv_num, 1, “test_led”);
unregister_chrdev_region(led_drv_num, 1);
字符设备操作
void cdev_init(struct cdev *, struct file_operations *);//初始化
参数说明：
struct cdev *cdev：字符设备
const struct file_operations *fops：文件操作集
int cdev_add(struct cdev *, dev_t, unsigned);//向内核加入字符设备
参数说明：
struct cdev *cdev：字符设备
dev_t dev：设备号
unsigned count：次设备的数量
void cdev_del(struct cdev *);//从内核删除该字符设备
例：cdev_init(&led_drv, &led_fops);
cdev_add(&led_drv,led_drv_num, 1 );
cdev_del(&led_drv);
驱动模块使用
modinfo
查看驱动模块信息
insmod
安装驱动模块
rmmod
卸载驱动模块
lsmod
显示内核安装的驱动模块
五、简单字符设备驱动示例
int main(void)
{
…
char buf[]=“hello drivern”;
fd = open(“/dev/led_drv”, O_WRONLY);
ret = write(fd, buf, sizeof(buf));
return 0;
}
