设备驱动的基础笔记

/proc/devices/----设备名      /dev/-----节点名称

一、驱动程序:

驱动程序是应用层和硬件设备之间的一个软件层

它向应用层提供了一组标准化的调用接口, 同时完全隐藏设备的工作细节

二、操作系统的作用：

1、一个复杂的软件系统需要处理多个并发的任务。

2、提供内存管理机制。每个进程都独立地访问4GB的内存空间，其中0-3GB属于用 户空间，3GB-4GB属内核空间。

3、设备驱动都按照操作系统给出的独立于设备的接口而设计，应用程序将可使用统一 的系统调用接口来访问各个设备。

三、驱动的存在：

a) 编译进内核: 启动内核时就会驱动此硬件设备。

b) 模块方式: 编译生成一个.ko文件, 当应用程序需要时再动态加载进内核空间运行。

c) 用脚本来写。

字符设备是一种可以按字节以串行顺序依次访问的设备===字节流

四、Linux用户程序通过设备文件（又名：设备节点 /dev/）来使用驱动程序操作设备

网络设备: 任何网络事务都通过一个接口来进行, 一个接口通常是一个硬件设备(eth0), 但是它也可以是一个纯粹的软件设备, 比如回环接口（lo）。一个网络接口负责发送和接收数据报文。网络设备没有对应设备文件

五、内核编程注意事项：

a) 不能调用用户空间函数

b) 不能使用浮点数

c) 不能使用死循环

六、字符设备文件<====设备号====>字符设备驱动

七、设备当文件处理，所以有目录：/dev/===节点。一个设备可以有多个节点或者一个节点

八、节点名/dev/称最好和设备名/proc/devices一样。

加载 insmod  (insmod hello.ko)

卸载 rmmod  (rmmod hello)

查看所有已加载模块 lsmod 

查看某个模块信息 modinfo hello.ko

查看输出:

dmesg

cat /var/log/messages

在ARM平台上无需查看，自动自动打印输出到屏幕

Struct file ===代表一个打开的文件，可以有多个，因为可以多次被打开

Struct inode===代表一个设备文件

Struct cdev===代表内核中的一个设备

Struct file_operations====代表设备的操作函数：应用程序和VFS（虚拟文件系统)之间的接口是系统调用。而VFS和磁盘文件系统及普通设备之间的接口是file_operations。

    由于字符设备的上层没有磁盘文件系统，所以字符设备的file_operations函数由驱动提供。File_operations正是字符设备驱动的核心。

Cdev 重要成员file_operations 定义了字符设备驱动提供给虚拟文件系统的接口函数。

One：

先定义一个代表这个设备类型的结构体

  struct globalmem_dev                                     

{                                                        

  struct cdev cdev; /*cdev结构体*/                       

  unsigned char mem[GLOBALMEM_SIZE]; /*全局内存*/   

 };

并定义全局的struct globalmem_dev *globalmem_devp; /*设备结构体指针*/

Two：

module_init(globalmem_init);

module_exit(globalmem_exit);

实现：

int globalmem_init(void)

{

一、申请设备号：

1、静态申请

 result = register_chrdev_region(devno, 1, "globalmem");

Devno：主次设备号；

1:申请几个;

"globalmem":设备名；/proc/devices

2、动态分配

  result = alloc_chrdev_region(&devno, 0, 1, "globalmem");

    Devno：主次设备号

     0：次设备号从0开始

 1:  1个次设备

 "globalmem":设备名；/proc/devices

     globalmem_major = MAJOR(devno);//分解出主设备号

二、动态申请设备结构体的内存

 globalmem_devp = kmalloc(sizeof(struct globalmem_dev), GFP_KERNEL);

 memset(globalmem_devp, 0, sizeof(struct globalmem_dev));

 用来存放设备文件的信息；返回设备结构体的指针。

 或者在fifo中通过它来访问。转换。

三、初始化并注册cdev

1、分配cdev

       cdev_init(&dev->cdev, &globalmem_fops);

2、初始化cdev:列出三个重要成员

  dev->cdev.owner = THIS_MODULE;

  dev->cdev.ops = &globalmem_fops;

  //dev->cdev.dev = devno;

1和2步是为了让内核能够识别cdev

3、添加设备到内核中

 err = cdev_add(&dev->cdev, devno, 1);//devno：主次设备号

四、创建节点：即设备文件

1、手工创建：

  mknod /dev/test c 235 0

Mknod 设备名 字符设备c 主设备号 次设备号

2、自动创建

a) 先创建struct class *my_class;

class-> my_class = class_create(THIS_MODULE, "my_class");

b) 创建节点： device_create( my_class, NULL, MKDEV(globalmem_major, 0),  NULL, "globalmem");

附:2.6.12->devfs_mk_cdev(devno, S_IFCHR|S_IRUGO|S_IWUSR, "globalmem");

}

void globalmem_exit(void)

{

 一、注销cdev

cdev_del(&globalmem_devp->cdev);

二、删除节点：

 device_destroy(my_class, MKDEV(globalmem_major, 0)); 

三、删除class：

class_destroy(my_class);   

四、释放设备结构体内存:

kfree(globalmem_devp); 

五、注销设备号：

 unregister_chrdev_region(MKDEV(globalmem_major, 0), 1);

}

Three:

1、定义变量(文件操作结构体)

static const struct file_operations globalmem_fops =

{

  .owner = THIS_MODULE,

  .llseek = globalmem_llseek,

  .read = globalmem_read,

  .write = globalmem_write,

  .ioctl = globalmem_ioctl,

  .open = globalmem_open,

  .release = globalmem_release;

};

2、对应实现上面的函数:

a) static loff_t globalmem_llseek(struct file *filp, loff_t offset, int orig)

b) static ssize_t globalmem_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)//ppos是指向文件的位置

c) static ssize_t globalmem_write(struct file *filp, const char __user *buf,size_t size, loff_t *ppos)

d) static int globalmem_ioctl(struct inode *inodep, struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg)

e) int globalmem_release(struct inode *inode, struct file *filp)

f) int globalmem_open(struct inode *inode, struct file *filp)

注意：dev->cdev.owner = THIS_MODULE，owner几乎全部都是THIS_MODULE

1、模块加载函数（必需）

安装模块时被系统自动调用的函数，通过module_init宏来指定

2、模块卸载函数（必需）

 卸载模块时被系统自动调用的函数，通过module_exit宏来指定

3、许可证申明（必须）

宏MODULE_LICENSE被用来告知内核, 该模块带有一个许可证,没有这样的说明,加载模块时内核会抱怨。

4、模块参数（可选）

通过宏MODULE_PARM指定模块参数,模块参数用于在加载模块时传递参数给它。

5、模块作者（可选）

MODULE_AUTHOR(“lai"); 

加载 insmod  (insmod hello.ko)

卸载 rmmod  (rmmod hello)

查看所有已加载模块 lsmod 

查看某个模块信息 modinfo hello.ko

查看输出:

dmesg

cat /var/log/messages

模块信息：在/sys/module

在ARM平台上无需查看，自动自动打印输出到屏幕

在linux内核中，所有标示为 _ _init的函数在连接的时候都放在.ini.text这个区段内。 

用于调试定义打印信息：

#ifdef  DEBUG

#define DPRINTK  printk

#else

#define DPRINTK( x... ) //注意:宏带可变参数是linux c 的语法。

#endif