字符设备驱动

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写字符设备驱动的基本步骤；

A. 确定设备号

B. 分配一个struct cdev结构

C. 设置

D. 注册

1.设备号

设备号分为主设备号，次设备号。主设备号是用来标识与设备文件相连的驱动程序；次设备号是驱动程序辨别操作的是那个设备。

2.主设备号的确定

有两种方式可以获得主设备号：一种是在开发板上运行 cat /proc/devices命令，找出没有使用的主设备号，然后使用register_chrdev_region函数静态申请；另一种方法是只用alloc_chrdev_region动态获取。

3.分配一个cdev结构

可以使用cdev_alloc函数动态分配，也可以使用直接定义。

3.设置cdev结构

使用函数cdev_init，它具有两个参数，一个是cdev结构的地址，一个是file_operations结构的地址，故在初始化cdev时应创建一个file_operations结构体，并实现里面的操作函数集。其中的成员很多有open,read,write,release函数，当应用程序调用open,read,write,close函数时，最终就会调用到file_operations结构中与之对应的函数。

下面简单介绍file_operations结构中的几个操作函数：

1）.ioctl 函数的作用是对硬件有控制能力，比如设置波特率。通过调用ioctl函数可 以从应用程序传一些参数到的驱动程序中去。

在用户空间，使用ioctl 系统调用来控制设备，原型如下:

int ioctl(int fd,unsigned long cmd,...)

在内核空间，定义ioctl函数的在file_operations结构中的原型是：

int (*ioctl)(struct inode *inode,struct file *filp,

unsigned int cmd,unsigned long arg)

cmd参数从用户空间传下来,可选的参数arg 以一个unsigned long 的形式传递,不管它是一个整数或一个指针。如果cmd命令不涉及数据传输，则第3 个参数arg的值无任何意义

实现的方发可分为两步：

a. 定义命令；    

b. 实现命令。

ioctl函数的实现通常是通常是一个条件判断的语句，当传入的命令与驱动的实现的命令相同时，执行该部分的代码。当命令号不能匹配任何一个设备所支持的命令时，通常返回-EINVAL（“非法参数”）。

2）.poll 函数的作用是监视文件，对应的系统调用有select 和 poll函数。实现的概括为两个：a. 将进程放入等待队列；b. 返回掩码。

poll系统调用返回值有如下几种情况：

1．正常情况下返回满足要求的文件描述符个数；

2．经过了timeout等待后仍无文件满足要求，返回值为0；

3．如果select被某个信号中断，它将返回-1并设置errno为EINTR。

4．如果出错，返回-1并设置相应的errno。

poll驱动函数的模板为（以按键为例）：

static unsigned int bottons_poll(struct file *file,

struct poll_table_struct *wait)

{

int mask = 0;

/* 将把进程添加到等待队列 */

poll_wait( file, &button_waitq, wait);

/* 当有按键按下时，返回掩码 */

if(ev_press)

 mask |= POLLIN | POLLRDNORM;

return mask;

}

使用poll系统调用时：

/* 定义结构体数组 */

struct pollfd fds[1]; 

/* 设置struct pollfd中的成员 */

fds[0].fd     = fd;       //设置监视文件的文件描述符

fds[0].events = POLLIN;   //设置监视文件的属性

while(1)

{

/*

 * 第一个参数传入结构体数组，第二个参数传入监视文件的个数，   * 第三个参数设置超时时间单位ms

 */

res = poll(fds, 1, 5000); 

if( 0 == res)

printf("time out!\n");

else

{

read(fd, &keynum, 1);

printf("keyval = 0x%x\n", keynum);

}

}

使用select系统调用时：

Select函数的原型：

int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,

                  fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

参数：

nfds：文件描述符的范围，比待检测的最大文件描述符大1

readfs：   被读监控的文件描述符集

writefds： 被写监控的文件描述符集

exceptfds：被异常监控的文件描述符集

timeout：  定时器

系统提供了4个宏对描述符集进行操作：

#include  

void FD_SET(int fd, fd_set *fdset)

void FD_CLR(int fd, fd_set *fdset)

void FD_ZERO(fd_set *fdset)

void FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset)

宏FD_SET将文件描述符fd添加到文件描述符集fdset中；

宏FD_CLR从文件描述符集fdset中清除文件描述符fd；

宏FD_ZERO清空文件描述符集fdset；

在调用select后使用FD_ISSET来检测文件描述符集fdset中的文件

fd发生了变化。

应用程序代码：

/* 设置超时时间 */

static struct timeval time = {

.tv_sec = 5,  //秒

.tv_usec = 0, //微秒

};

while(1)

{

FD_SET(fd, &set); //将要监视的文件的描述符放入文件描述符集中

res = select(fd+1, &set, NULL, NULL, &time);

if( 0 == res)

printf("time out!\n");

else

{

read(fd, &keynum, 1);

printf("keyval = 0x%x\n", keynum);

}

time.tv_sec = 5; // 必须重新设置超时时间，否则第一次超时后，  // 超时时间就变成了零，故必须重新设置。

}

4.注册

使用cdev_add函数注册字符设备，可以理解为将cdev结构添加到内核的链表中。

在入口函数中注册字符设备，在出口函数中就应释放字符设备；

在入口函数中申请了设备号，在出口函数中就应释放设备号；

如果是动态分配到cdev结构应该在出口函数中释放，防止内存泄露。

在2.6的内核中还经常见到使用register_chrdev注册字符设备驱动，该函数有三个参数，主设备号（为零时表示让系统自动分配），名字，file_operations结构。这种方式注册的字符设备只能通主设备号来区分，占用大量的设备号。但是使用时简单。

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5.自动创建设备节点

使用class_create函数创建一个类

使用device_create函数在类下创建一个设备

以led驱动程序为例

以上内容全是本人凭个人理解写出的：如有错误请多包涵，若能指出，本人将万分感激。