原创字符设备驱动——申请、创建、应用.

 2021-10-20 16:56  1247 7 7 分类: MCU/ 嵌入式

、申请设备号

// 1、注册获取设备号// 2、初始化设备// 3、操作设备 file_operations – open release read write ioctl…// 4、两个宏定义 module_init module_exit // 5、注册设备号 register_chrdev_region// 6、cdev_init 初始化字符设备// 7、cdev_add 添加字符设备到系统

1）向系统申请主设备号

int register_chrdev(unsigned int major, const char * name, const struct file_operations * fops)
//参数：//1、major：主设备号// 设备号(32bit–dev_t)==主设备号(高12bit) + 次设备号(低20bit)// 主设备号：表示一类设备—（如：camera）// 次设备号：表示一类设备中某一个—（如：前置camera/后置camera）// 0 -->动态分配； 250 --> 给定整数，静态指定//2、name: 描述设备信息，可自定义// 在目录/proc/devices列举出了所有的已经注册的设备//3、fops: 文件操作对象// 提供open， read，write//返回值：成功-0，失败-负数

2）释放设备号
void unregister_chrdev(unsigned int major, const char * name)

3）例：主设备号的申请
chr_drv.c
加载驱动前：

加载驱动后：

2、创建设备节点
1）手动创建
··　　缺点/dev/目录中文件都是在内存中，断电后/dev/文件就会消失

mknod /dev/设备名类型主设备号次设备号
(主设备号要和驱动中申请的主设备号保持一致)
比如：
mknod /dev/chr0 c 250 0
eg:
[root@farsight drv_module]# ls /dev/chr0 -l
crw-r--r-- 1 0 0 250, 0 Jan 1 00:33 /dev/chr0

2）自动创建
　　通过udev/mdev机制

struct class *class_create(owner, name)//创建一个类
//参数：//1、owner：THIS_MODULE//2、name ：字符串名字，自定义//返回：// 返回一个class指针

　　创建一个设备文件：

//创建一个设备文件struct device *device_create(struct class * class, struct device * parent, dev_t devt, void * drvdata, const char * fmt,...)
//参数：//1、class结构体，class_create调用之后的返回值//2、表示父亲，一般直接填NULL//3、设备号类型 dev_t//4、私有数据，一般直接填NULL//5/6、表示可变参数，字符串，表示设备节点名字
设备号类型：dev_t devt
#define MAJOR(dev) ((unsigned int) ((dev) >> MINORBITS)) //获取主设备号
#define MINOR(dev) ((unsigned int) ((dev) & MINORMASK)) //获取次设备号
#define MKDEV(ma,mi) (((ma) << MINORBITS) | (mi)) //生成设备号

　　销毁设备文件：

void device_destroy(devcls, MKDEV(dev_major, 0));//参数：//1、class结构体，class_create调用之后到返回值//2、设备号类型 dev_t
void class_destroy(devcls);//参数：class结构体，class_create调用之后到返回值

3）示例：
chr_drv.c

3、实现文件IO接口--fops
1）驱动中实现文件io操作接口：struct file_operations

1 struct file_operations { 2 struct module *owner; 3 loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int); 4 ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *); 5 ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *); 6 ssize_t (*aio_read) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t); 7 ssize_t (*aio_write) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t); 8 int (*iterate) (struct file *, struct dir_context *); 9 unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);10 long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);11 long (*compat_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);12 int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);13 int (*open) (struct inode *, struct file *);14 ....16 long (*fallocate)(struct file *file, int mode, loff_t offset, loff_t len);17 int (*show_fdinfo)(struct seq_file *m, struct file *f);18 }; //函数指针的集合，其实就是接口，我们写驱动到时候需要去实现19 20 const struct file_operations my_fops = {21 .open = chr_drv_open,22 .read = chr_drv_read,23 .write = chr_drv_write,24 .release = chr_drv_close,25 };

示例：
chr_drv1.c
实现了底层的fops成员函数，再实现应用程序的调用

2）应用程序调用文件IO控制驱动：open、read...
chr_drv1.c
chr_test.c
Makefile
　测试结果；

4、应用程序控制驱动
应用程序要控制驱动，就涉及用户空间与内核空间的数据交互，如何实现？通过以下函数：
1）copy_to_user

1 //将数据从内核空间拷贝到用户空间,一般是在驱动中chr_drv_read()用2 int copy_to_user(void __user * to, const void * from, unsigned long n)3 //参数：4 //1：应用驱动中的一个buffer5 //2：内核空间到一个buffer6 //3：个数7 //返回值：大于0，表示出错，剩下多少个没有拷贝成功等于0，表示正确

2）copy_from_user
1 //将数据从用户空间拷贝到内核空间,一般是在驱动中chr_drv_write()用2 int copy_from_user(void * to, const void __user * from, unsigned long n)3 //参数：4 //1：内核驱动中的一个buffer5 //2：应用空间到一个buffer6 //3：个数
示例：
chr_drv1.c
chr_test.c
测试：

5、驱动程序控制外设
　　之前我们了解了应用程序如何与内核空间进行数据交互，那么内核驱动与外设间的控制是怎么样的？
　　写过裸机程序的都知道，可以通过修改外设对应的控制寄存器来控制外设，即向寄存器的地址写入数据，这个地址就是物理地址，且物理地址是已知的，有硬件设计决定。
　　在内核中，同样也是操作地址控制外设，但是内核中的地址，是经过MMU映射后的虚拟地址，而且CPU通常并没有为这些已知的外设I/O内存资源的物理地址预定义虚拟地址范围，驱动程序并不能直接通过物理地址访问I/O内存资源，而必须将它们映射到核心虚地址空间内，然后才能根据映射所得到的核心虚地址范围，通过访内指令访问这些I/O内存资源。Linux在io.h头文件中声明了函数ioremap（），用来将I/O内存资源的物理地址映射到核心虚地址空间中

ioremap的函数如下：
1 //映射虚拟地址2 void *ioremap(cookie, size)3 //参数：4 //1、cookie：物理地址5 //2、size：长度（连续映射一定长度的地址空间）6 //返回值：虚拟地址
　　解除映射：
1 //去映射--解除映射2 void iounmap(void __iomem *addr)3 //参数：映射后的虚拟地址
　　实例：通过驱动控制LED灯
LED —— GPX2_7 —— GPX2CON —— 0x11000C40
GPX2DAT—— 0x11000C44

将0x11000c40映射为虚拟地址

chr_drv1.c
chr_test.c
测试：

执行app后，可以看到LED等以一秒的间隔亮灭

作者：安信实验室，来源：面包板社区

链接： https://mbb.eet-china.com/blog/uid-me-3909376.html

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