入门文章：教你学会编写Linux设备驱动

阅读此文的目的: 学会编写设备驱动。

　　阅读此文的方法: 阅读以下2个文件: hello.c,asdf.c。

　　此文假设读者:

　　已经能用C语言编写应用程序,

　　理解"字符设备文件, 块设备文件, 主设备号, 次设备号",

　　会写简单的Shell脚本和Makefile。

　　1. "hello.c"

　　--------------------------------

　　/*

　　* 这是我们的第一个源文件，

　　* 它是一个可以加载的内核模块，

　　* 加载时显示"Hello,World!"，

　　* 卸载时显示"Bye!"。

　　* 需要说明一点，写内核或内核模块不能用写应用程序时的系统调用或函数库，

　　* 因为我们写的就是为应用程序提供系统调用的代码。

　　* 内核有专用的函数库，如, , 等,

　　* 现在还没必要了解得很详细，

　　* 这里用到的printk的功能类似于printf。

　　* "/usr/src/"是你实际的内核源码目录的一个符号链接，

　　* 如果没有现在就创建一个,因为下面和以后都会用到。

　　* 编译它用"gcc -c -I/usr/src//include hello.c"，

　　* 如果正常会生成文件hello.o,

　　* 加载它用"insmod hello.o",

　　* 只有在文本终端下才能看到输出。

　　* 卸载它用"rmmod hello"

　　*/

　　/*

　　* 小技巧: 在用户目录的.bashrc里加上一行:

　　* alias mkmod='gcc -c -I/usr/src//include'

　　* 然后重新登陆Shell,

　　* 以后就可以用"mkmod hello.c"的方式来编译内核模块了。

　　*/

　　/* 开始例行公事 */

　　#ifndef __KERNEL__

　　# define __KERNEL__

　　#endif

　　#ifndef MODULE

　　# define MODULE

　　#endif

　　#include

　　#include

　　MODULE_LICENSE("GPL");

　　#ifdef CONFIG_SMP

　　#define __SMP__

　　#endif

　　/* 结束例行公事 */

　　#include /* printk()在这个文件里 */

　　static int

　　init_module

　　(){

　　printk("Hello,World!\n");

　　return 0; /* 如果初始工作失败，就返回非0 */

　　}

　　static void

　　cleanup_module

　　(){

　　printk("Bye!\n");

　　}

　　------------------------------------

　　2. "asdf.c"

　　------------------------------------

　/*

　　* 这个文件是一个内核模块。

　　* 内核模块的编译，加载和卸载在前面已经介绍了。

　　* 这个模块的功能是，创建一个字符设备。

　　* 这个设备是一块4096字节的共享内存。

　　* 内核分配的主设备号会在加载模块时显示。

　　*/

　　/* 开始例行公事 */

　　#ifndef __KERNEL__

　　# define __KERNEL__

　　#endif

　　#ifndef MODULE

　　# define MODULE

　　#endif

　　#include

　　#include

　　#ifdef CONFIG_SMP

　　#define __SMP__

　　#endif

　　MODULE_LICENSE("GPL");

　　/* 结束例行公事 */

　　#include /* copy_to_user(), copy_from_user */

　　#include /* struct file_operations, register_chrdev(), ... */

　　#include /* printk()在这个文件里 */

　　#include /* 和任务调度有关 */

　　#include /* u8, u16, u32 ... */

　　/*

　　* 关于内核功能库，可以去网上搜索详细资料，

　　*/

　　/* 文件被操作时的回调功能 */

　　static int asdf_open (struct inode *inode, struct file *filp);

　　static int asdf_release (struct inode *inode, struct file *filp);

　　static ssize_t asdf_read (struct file *filp, char *buf, size_t count,loff_t *f_pos);

　　static ssize_t asdf_write (struct file *filp, const char *buf, size_t count,loff_t *f_pos);

　　static loff_t asdf_lseek (struct file * file, loff_t offset, int orig);

　　/* 申请主设备号时用的结构, 在/fs.h里定义 */

　　struct file_operations asdf_fops = {

　　open: asdf_open,

　　release: asdf_release,

　　read: asdf_read,

　　write: asdf_write,

　　llseek: asdf_lseek,

　　};

　　static int asdf_major; /* 用来保存申请到的主设备号 */

　　static u8 asdf_body[4096]="asdf_body\n"; /* 设备 */

　　static int

　　init_module

　　(){

printk ("Hi, This' A Simple Device File!\n");

　　asdf_major = register_chrdev (0, "A Simple Device File", &asdf_fops); /* 申请字符设备的主设备号 */

　　if (asdf_major < 0) return asdf_major; /* 申请失败就直接返回错误编号 */

　　printk ("The major is:%d\n", asdf_major); /* 显示申请到的主设备号 */

　　return 0; /* 模块正常初始化 */

　　}

　　static void

　　cleanup_module

　　(){

　　unregister_chrdev(asdf_major, "A Simple Device File"); /* 注销以后,设备就不存在了 */

　　printk("A Simple Device has been removed,Bye!\n");

　　}

　　/*

　　* 编译这个模块然后加载它,

　　* 如果正常,会显示你的设备的主设备号。

　　* 现在你的设备就建立好了,我们可以测试一下。

　　* 假设你的模块申请到的主设备号是254,

　　* 运行"mknod abc c 254 0",就建立了我们的设备文件abc。

　　* 可以把它当成一个4096字节的内存块来测试一下,

　　* 比如"cat abc", "cp abc image", "cp image abc",

　　* 或写几个应用程序用它来进行通讯。

　　* 介绍一下两个需要注意的事,

　　* 一是printk()的显示只有在非图形模式的终端下才能看到,

　　* 二是加载过的模块最好在不用以后卸载掉。

Linux环境的系统调用很陌生,建议先看APUE这本书。

　　*/

　　static int

　　asdf_open /* open回调 */

　　(

　　struct inode *inode,

　　struct file *filp

　　){

　　printk("^_^ : open %s\n ",\

　　current->comm);

　　/*

　　* 应用程序的运行环境由内核提供,内核的运行环境由硬件提供。

　　* 这里的current是一个指向当前进程的指针,

　　* 现在没必要了解current的细节。

　　* 在这里,当前进程正打开这个设备,

　　* 返回0表示打开成功,内核会给它一个文件描述符。

　　* 这里的comm是当前进程在Shell下的command字符串。

　　*/

　　return 0;

　　}

　　static int

　　asdf_release /* close回调 */

　　(

　　struct inode *inode,

　　struct file *filp

　　){

　　printk("^_^ : close\n ");

　　return 0;

　　}

　　static ssize_t

　　asdf_read /* read回调 */

　　(

struct file *filp,

　　char *buf,

　　size_t count,

　　loff_t *f_pos

　　){

　　loff_t pos;

　　pos = *f_pos; /* 文件的读写位置 */

　　if ((pos==4096) || (count>4096)) return 0; /* 判断是否已经到设备尾,或写的长度超过设备大小 */

　　pos += count;

　　if (pos > 4096) {

　　count -= (pos - 4096);

　　pos = 4096;

　　}

　　if (copy_to_user(buf, asdf_body+*f_pos, count)) return -EFAULT; /* 把数据写到应用程序空间 */

　　*f_pos = pos; /* 改变文件的读写位置 */

　　return count; /* 返回读到的字节数 */

　　}

　　static ssize_t

　　asdf_write /* write回调,和read一一对应 */

　　(

　　struct file *filp,

　　const char *buf,

　　size_t count,

　　loff_t *f_pos

　　){

　　loff_t pos;

　　pos = *f_pos;

　　if ((pos==4096) || (count>4096)) return 0;

　　pos += count;

　　if (pos > 4096) {

　　count -= (pos - 4096);

　　pos = 4096;

　　}

　　if (copy_from_user(asdf_body+*f_pos, buf, count)) return -EFAULT;

　　*f_pos = pos;

　　return count;

　　}

　　static loff_t

　　asdf_lseek /* lseek回调 */

　　(

　　struct file * file,

　　loff_t offset,

　　int orig

　　){

　　loff_t pos;

　　pos = file->f_pos;

　　switch (orig) {

　　case 0:

　　pos = offset;

　　break;

　　case 1:

　　pos += offset;

　　break;

　　case 2:

　　pos = 4096+offset;

　　break;

　　default:

　　return -EINVAL;

　　}

　　if ((pos>4096) || (pos<0)) {

　　printk("^_^ : lseek error %d\n",pos);

　　return -EINVAL;

　　}

　　return file->f_pos = pos;

　　}