scull（区域装载的简单字符工具）是一个操作内存区域的字符设备驱动程序，这片内存区域就相当于一个设备。主要展示内核
和字符设备驱动程序之间的接口。
代码结构思路：
1. 首先必须进行模块初始化。具体要求如下：
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设备驱动模块加载函数
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申请设备号
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动态申请设备结构体的内存
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初始化并注册cdev
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该过程提供设备号和内存空间，在系统中注册内核和设备间的接口struct cdev。
注册的方式如下：
a). 初始化已分配的结构
使用函数cdev_init 初始化已经分配到的结构，和初始化所有者字段为 THIS_MODULE
b). 告诉内核该结构的信息
使用cdev_add函数
2. 然后调用open函数，提供给驱动程序以初始化能力，从而为以后的操作完成初始化做准备。
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OPEN 函数
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使用设备结构体内存指针 _devp
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如有必要，更新f_op指针(container_of函数）
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将设备结构体指针赋值给文件私有数据指针
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3. 执行读，写，控制等功能函数。
声明： 本程序由Baohua Song编写。本人只是对该程序做细致描述。
/*======================================================================
A globalmem driver as an example of char device drivers
The initial developer of the original code is Baohua Song
. All Rights Reserved.
======================================================================*/
#include /* 定义含有可装载模块需要的大量符号和函数 */
#include /* 定义dev_t等，作用是用来保存设备编号 */
#include /* 定义file_operations, file等重要结构体，和inode结构 */
#include /* 定义错误编码 */
#include /* 内存管理头文件，含有页面大小定义和一些页面释放函数原型 */
#include /* 调度程序头文件，定义了任务结构task_struct、初始任务0的数据，
以及一些有关描述符参数设置和获取的嵌入式汇编函数宏语句。 */
#include /* 初始化头文件 */
#include /* 定义字符设备struct cdev 结构体以及与其相关的一些辅助函数 */
#include /* I/O头文件，以宏的嵌入汇编程序形式定义对I/O端口操作的函数。 */
#include /* 系统头文件，定义了设置或修改描述符/中断门等的嵌入式汇编宏。 */
#include /* 定义访问用户缓冲区函数如：copy_from_user */
#define GLOBALMEM_SIZE 0x1000 /*全局内存最大4K字节*/
#define MEM_CLEAR 0x1 /*清0全局内存*/
#define GLOBALMEM_MAJOR 254 /*预设的globalmem的主设备号*/
static globalmem_major = GLOBALMEM_MAJOR;
/*globalmem设备结构体*/
struct globalmem_dev
{
struct cdev cdev; /*cdev结构体*/
unsigned char mem[GLOBALMEM_SIZE]; /*全局内存*/
};
struct globalmem_dev *globalmem_devp; /*设备结构体指针*/
/*文件打开函数， struct inode 表示一个磁盘上的文件，struct file表示一个打开的文件 */
int globalmem_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
/*将设备结构体指针赋值给文件私有数据指针*/
filp->private_data = globalmem_devp;
return 0;
}
/*文件释放函数*/
int globalmem_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
return 0;
}
/* ioctl设备控制函数 */
static int globalmem_ioctl(struct inode *inodep, struct file *filp, unsigned
int cmd, unsigned long arg)
{
struct globalmem_dev *dev = filp->private_data;/*获得设备结构体指针*/
switch (cmd)
{
case MEM_CLEAR:
memset(dev->mem, 0, GLOBALMEM_SIZE);
printk(KERN_INFO "globalmem is set to zero\n");
break;
default:
return - EINVAL;
}
return 0;
}
/*读函数*/
static ssize_t globalmem_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t size,
loff_t *ppos)
{
unsigned long p = *ppos;
unsigned int count = size;
int ret = 0;
struct globalmem_dev *dev = filp->private_data; /*获得设备结构体指针*/
/*分析和获取有效的写长度*/
if (p >= GLOBALMEM_SIZE)
return count ? - ENXIO: 0;
/* 读数据长度超过量子剩余空间长度，截断数据长度，将其设为量子剩余空间长度 */
if (count > GLOBALMEM_SIZE - p)
count = GLOBALMEM_SIZE - p;
/*内核空间->用户空间*/
if (copy_to_user(buf, (void*)(dev->mem + p), count))
{
ret = - EFAULT;
}
else
{
*ppos += count; /* 更新偏移量 */
ret = count; /* 设置返回值 */
printk(KERN_INFO "read %d bytes(s) from %d\n", count, p);
}
return ret;
}
/*写函数*/
static ssize_t globalmem_write(struct file *filp, const char __user *buf,
size_t size, loff_t *ppos)
{
unsigned long p = *ppos;
unsigned int count = size;
int ret = 0;
struct globalmem_dev *dev = filp->private_data; /*获得设备结构体指针*/
/*分析和获取有效的写长度*/
if (p >= GLOBALMEM_SIZE)
return count ? - ENXIO: 0;
if (count > GLOBALMEM_SIZE - p)
count = GLOBALMEM_SIZE - p;
/*用户空间->内核空间*/
if (copy_from_user(dev->mem + p, buf, count))
ret = - EFAULT;
else
{
*ppos += count;
ret = count;
printk(KERN_INFO "written %d bytes(s) from %d\n", count, p);
}
return ret;
}
/* seek文件定位函数 */
static loff_t globalmem_llseek(struct file *filp, loff_t offset, int orig)
{
loff_t ret = 0;
switch (orig)
{
case 0: /*相对文件开始位置偏移*/
if (offset < 0)
{
ret = - EINVAL;
break;
}
if ((unsigned int)offset > GLOBALMEM_SIZE)
{
ret = - EINVAL;
break;
}
filp->f_pos = (unsigned int)offset; /* 文件偏移量被设置为offset值 */
ret = filp->f_pos;
break;
case 1: /*相对文件当前位置偏移*/
if ((filp->f_pos + offset) > GLOBALMEM_SIZE)
{
ret = - EINVAL;
break;
}
if ((filp->f_pos + offset) < 0)
{
ret = - EINVAL;
break;
}
filp->f_pos += offset; /* 文件偏移量更新 */
ret = filp->f_pos;
break;
default:
ret = - EINVAL;
break;
}
return ret;
}
/*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,
};
/*初始化并注册cdev*/
static void globalmem_setup_cdev(struct globalmem_dev *dev, int index)
{
/* 将主设备号和次设备号转换成dev_t类型， 成功执行返回dev_t类型的设备编号*/
int err, devno = MKDEV(globalmem_major, index);
/* 初始化已分配的结构 */
cdev_init(&dev->cdev, &globalmem_fops);
dev->cdev.owner = THIS_MODULE;
dev->cdev.ops = &globalmem_fops;
/* 告诉内核该结构的信息 */
err = cdev_add(&dev->cdev, devno, 1);
if (err)
printk(KERN_NOTICE "Error %d adding LED%d", err, index); /* 日志级别为KERN_NOTICE:有必要进行提示的正常情形 */
}
/*设备驱动模块加载函数*/
int globalmem_init(void)
{
int result;
dev_t devno = MKDEV(globalmem_major, 0);
/* 申请设备号*/
if (globalmem_major)
result = register_chrdev_region(devno, 1, "globalmem");
else /* 动态申请设备号 */
{
result = alloc_chrdev_region(&devno, 0, 1, "globalmem");
/* 提取主设备号 */
globalmem_major = MAJOR(devno);
}
if (result < 0)
return result;
/* 动态申请设备结构体的内存，GFP_KERNEL是linux内存分配器的标志，标识着内存分配器将要采取的行为。*/
globalmem_devp = kmalloc(sizeof(struct globalmem_dev), GFP_KERNEL);
if (!globalmem_devp) /*申请失败*/
{
result = - ENOMEM;
goto fail_malloc;
}
memset(globalmem_devp, 0, sizeof(struct globalmem_dev));
globalmem_setup_cdev(globalmem_devp, 0);
return 0;
fail_malloc: unregister_chrdev_region(devno, 1);
return result;
}
/*模块卸载函数*/
void globalmem_exit(void)
{
cdev_del(&globalmem_devp->cdev); /*注销cdev*/
kfree(globalmem_devp); /*释放设备结构体内存*/
unregister_chrdev_region(MKDEV(globalmem_major, 0), 1); /*释放设备号*/
}
MODULE_AUTHOR("Song Baohua");
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
module_param(globalmem_major, int, S_IRUGO);
module_init(globalmem_init);
module_exit(globalmem_exit);
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