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1、Linux 字符设备驱动（转载）来源:ChinaUnix博客日期：2008.01.01 18:52(共有 0 条评论)我要评论Linux字符设备驱动（转载）这篇文章描述了在Linux 2.4下，如何建立一个虚拟的设备，对初学者来说很有帮助。原文地址：http:/ 个字节的全局变量int global_var，而这个设备的名字叫做gobalvar。对 gobalvar设备的读写等操作即是对其中全局变量global_var的操作。驱动程序是内核的一部分，因此我们需要给其添加模块初始化函数，该函数用来完成对所控设备的初始化工作，并调用register_chrdev()函数注册字符设备：static
2、int _init gobalvar_init(void)if(register_chrdev(MAJOR_NUM,gobalvar,&gobalvar_fops)/注册失败 else 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 10 页 -/注册成功 其中，register_chrdev函数中的参数MAJOR_NUM为主设备号,gobalvar为设备名，gobalvar_fops为包含基本函数入口点的结构体，类型为file_operations。当 gobalvar模块被加载时，gobalvar_init被执行，它将调用内核函数register_chrdev，把驱动程序的基
3、本入口点指针存放在内核的字符设备地址表中，在用户进程对该设备执行系统调用时提供入口地址。与模块初始化函数对应的就是模块卸载函数，需要调用register_chrdev()的反函数 unregister_chrdev()：static void _exit gobalvar_exit(void)if(unregister_chrdev(MAJOR_NUM,gobalvar)/卸载失败 else /卸载成功 随着内核不断增加新的功能，file_operations结构体已逐渐变得越来越大，但是大多数的驱动程序只是利用了其中的一部分。对于字符设备来说，要提供的主要入口有：open()、release
4、()、read()、write()、ioctl()、llseek()、poll()等。open()函数对设备特殊文件进行open()系统调用时，将调用驱动程序的open()函数：int(*open)(struct inode*,struct file*);名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 10 页 -其中参数inode为设备特殊文件的inode(索引结点)结构的指针，参数file 是指向这一设备的文件结构的指针。open()的主要任务是确定硬件处在就绪状态、验证次设备号的合法性(次设备号可以用MINOR(inode-i-rdev)取得)、控制使用设备的进程数、根据执
5、行情况返回状态码(0 表示成功，负数表示存在错误)等；release()函数当最后一个打开设备的用户进程执行close()系统调用时，内核将调用驱动程序的release()函数：void(*release)(struct inode*,struct file*);release 函数的主要任务是清理未结束的输入/输出操作、释放资源、用户自定义排他标志的复位等。read()函数当对设备特殊文件进行read()系统调用时，将调用驱动程序read()函数：ssize_t(*read)(struct file*,char*,size_t,loff_t*);用来从设备中读取数据。当该函数指针被赋为NUL
6、L 值时，将导致 read 系统调用出错并返回-EINVAL（Invalid argument，非法参数）。函数返回非负值表示成功读取的字节数（返回值为signed size数据类型，通常就是目标平台上的固有整数类型）。globalvar_read函数中内核空间与用户空间的内存交互需要借助第2 节所介绍的函数：static ssize_t globalvar_read(struct file*filp,char*buf,size_t len,loff_t*off)copy_to_user(buf,&global_var,sizeof(int);write()函数当设备特殊文件进行write()
7、系统调用时，将调用驱动程序的write()函数：ssize_t(*write)(struct file*,const char*,size_t,loff_t*);向设备发送数据。如果没有这个函数，write 系统调用会向调用程序返回一个-EINVAL。如果返回值非负，则表示成功写入的字节数。globalvar_write函数中内核空间与用户空间的内存交互需要借助第2 节所介绍的函数：static ssize_t globalvar_write(struct file*filp,const char*buf,size_t len,loff_t*off)名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理
8、-第 3 页，共 10 页 -copy_from_user(&global_var,buf,sizeof(int);ioctl()函数该函数是特殊的控制函数，可以通过它向设备传递控制信息或从设备取得状态信息，函数原型为：int(*ioctl)(struct inode*,struct file*,unsigned int,unsigned long);unsigned int参数为设备驱动程序要执行的命令的代码，由用户自定义，unsigned long参数为相应的命令提供参数，类型可以是整型、指针等。如果设备不提供ioctl 入口点，则对于任何内核未预先定义的请求，ioctl 系统调用将返回错
9、误（-ENOTTY，No such ioctl fordevice，该设备无此ioctl 命令）。如果该设备方法返回一个非负值，那么该值会被返回给调用程序以表示调用成功。llseek()函数该函数用来修改文件的当前读写位置，并将新位置作为（正的）返回值返回，原型为：loff_t(*llseek)(struct file*,loff_t,int);poll()函数poll 方法是 poll 和 select 这两个系统调用的后端实现，用来查询设备是否可读或可写，或是否处于某种特殊状态，原型为：unsigned int(*poll)(struct file*,struct poll_table_s
10、truct*);设备 gobalvar的驱动程序的这些函数应分别命名为gobalvar_open、gobalvar_ release、gobalvar_read、gobalvar_write、gobalvar_ioctl，因此设备 gobalvar的基本入口点结构变量gobalvar_fops 赋值如下：struct file_operations gobalvar_fops=read:gobalvar_read,write:gobalvar_write,;上述代码中对gobalvar_fops的初始化方法并不是标准C 所支持的，属于GNU 扩展语法。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整
11、理-第 4 页，共 10 页 -完整的 globalvar.c文件源代码如下：#include#include#include#include MODULE_LICENSE(GPL);#define MAJOR_NUM 254/主设备号static ssize_t globalvar_read(struct file*,char*,size_t,loff_t*);static ssize_t globalvar_write(struct file*,const char*,size_t,loff_t*);/初始化字符设备驱动的file_operations结构体struct file_oper
12、ations globalvar_fops=read:globalvar_read,write:globalvar_write,;static int global_var=0;/globalvar设备的全局变量static int _init globalvar_init(void)int ret;/注册设备驱动ret=register_chrdev(MAJOR_NUM,globalvar,&globalvar_fops);if(ret)printk(globalvar register failure);else 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 10 页 -p
13、rintk(globalvar register success);return ret;static void _exit globalvar_exit(void)int ret;/注销设备驱动ret=unregister_chrdev(MAJOR_NUM,globalvar);if(ret)printk(globalvar unregister failure);else printk(globalvar unregister success);static ssize_t globalvar_read(struct file*filp,char*buf,size_t len,loff_t
14、*off)/将 global_var从内核空间复制到用户空间if(copy_to_user(buf,&global_var,sizeof(int)return-EFAULT;return sizeof(int);名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 10 页 -static ssize_t globalvar_write(struct file*filp,const char*buf,size_t len,loff_t*off)/将用户空间的数据复制到内核空间的global_var if(copy_from_user(&global_var,buf,sizeof(int
15、)return-EFAULT;return sizeof(int);module_init(globalvar_init);module_exit(globalvar_exit);运行：gcc-D_KERNEL_-DMODULE-DLINUX-I/usr/local/src/linux2.4/include-c-o globalvar.o globalvar.c 编译代码，运行：inmod globalvar.o 加载 globalvar模块，再运行：cat/proc/devices 发现其中多出了254 globalvar一行，如下图：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页
16、，共 10 页 -接着我们可以运行：mknod/dev/globalvar c 254 0 创建设备节点，用户进程通过/dev/globalvar这个路径就可以访问到这个全局变量虚拟设备了。我们写一个用户态的程序globalvartest.c来验证上述设备：#include#include#include#include main()int fd,num;/打开/dev/globalvar fd=open(/dev/globalvar,O_RDWR,S_IRUSR|S_IWUSR);名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 10 页 -if(fd!=-1)/初次读 glob
17、alvar read(fd,&num,sizeof(int);printf(The globalvar is%dn,num);/写 globalvar printf(Please input the num written to globalvarn);scanf(%d,&num);write(fd,&num,sizeof(int);/再次读 globalvar read(fd,&num,sizeof(int);printf(The globalvar is%dn,num);/关闭/dev/globalvar close(fd);else printf(Device open failuren);编译上述文件：gcc-o globalvartest.o globalvartest.c 运行./globalvartest.o 可以发现 globalvar设备可以正确的读写。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 10 页 -本文来自ChinaUnix博客，如果查看原文请点：http:/ 10 页，共 10 页 -