學習linux設備驅動程序，字符設備驅動是最基礎的，在第一節簡單字符設備中我們舉了一個虛擬內存設備globalmem來說明字符設備驅動的基本框架。在linux設備驅動中，我們不是看程序的復雜（讀內核源碼也是不一定要全部讀懂），而要掌握的是linux設備驅動的框架，而前面我們介紹的諸如linux中的多進程並發訪問控制、阻塞訪問與異步通知、中斷處理等，這些知識是理解linux內核與驅動知識的一點小插曲，但又是我們不得不掌握的知識點，因為在linux設備驅動程序中，我們的驅動往往不會那么簡單。說到這個基本框架，我們不得不背一些，因此，學習好linux設備驅動程序開發，我們要做的第一關：在理解了原理基礎后，就是熟背那些常見的驅動框架。當然如果手中有一本參考手冊，就是最好了。
好了，閑言少說，下面我們就用友善之臂的一個led驅動程序來分析我們linux字符設備驅動的特點。
先來一個插曲：混雜設備。
在linux中，包含了很多的設備驅動類型，而不管分類多么詳細，總會有一些疏漏，因此我們將這些設備定義為混雜設備（用miscdevice結構體描述），linux內核提供的miscdevice有很強的包容性，如NVRAM，看門狗，DS1286時鍾，字符LCD，LED等，miscdevice本質仍為字符設備，只是被增加了一些封裝而已，因此其驅動的主題仍然是file_operation的成員函數，再之后的例子中，我們會看到很多linux設備驅動程序采用了面向對象的思想，對底層相同類似的操作進行了封裝，采用了統一接口的形式，比如內核中典型的Kobject、input輸入子系統、USB驅動等。
這里，我們的LED作為混雜設備，是為了講解一下linux中混雜設備的使用。。（請讀者一定要明白這里的區別）
miscdevice共享一個主設備號MISC_MAJOR（10），但次設備號不同。所有的miscdevice設備形成一個鏈表，對設備訪問內核時根據此設備號查找對應的miscdevice設備，然后調用其file_operation結構體中注冊的文件操作接口進行操作。
1 struct miscdevice{
2 int minor;
3 const char *name;
4 const struct file_operation *fops;
5 struct list_head list;
6 struct device *parent;
7 struct device *this_device
8 };
對miscdevice的注冊和注銷分別通過如下兩個API函數
int misc_register(struct miscdevice *misc)；
int misc_deregister(struct miscdevice *misc)；
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/*led_driver.c*/
#include <linux/miscdevice.h> #include <linux/delay.h> #include <asm/irq.h> #include <mach/regs-gpio.h> #include <mach/hardware.h> #include <linux/kernel.h> #include <linux/module.h> #include <linux/init.h> #include <linux/mm.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/types.h> #include <linux/delay.h> #include <linux/moduleparam.h> #include <linux/slab.h> #include <linux/errno.h> #include <linux/ioctl.h> #include <linux/cdev.h> #include <linux/string.h> #include <linux/list.h> #include <linux/pci.h> #include <asm/uaccess.h> #include <asm/atomic.h> #include <asm/unistd.h>
#define LED_ON 1 #define LED_OFF 0
#define DEVICE_NAME "leds"
static unsigned long led_table [] = { S3C2410_GPB5, S3C2410_GPB6, S3C2410_GPB7, S3C2410_GPB8, };
static unsigned int led_cfg_table [] = { S3C2410_GPB5_OUTP, S3C2410_GPB6_OUTP, S3C2410_GPB7_OUTP, S3C2410_GPB8_OUTP, };
static int s3c2440_leds_ioctl( struct inode *inode, struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg) { if(arg>3){ printk("Led's number error,please check!"); return -EINVAL; }
switch(cmd) { case LED_ON: s3c2410_gpio_setpin(led_table[arg],0); //led low light return 0; case LED_OFF: s3c2410_gpio_setpin(led_table[arg], 1); return 0; default: return -EINVAL; } }
static struct file_operations dev_fops = { .owner = THIS_MODULE, .ioctl = s3c2440_leds_ioctl, };
static struct miscdevice misc = { .minor = MISC_DYNAMIC_MINOR, .name = DEVICE_NAME, .fops = &dev_fops, };
static int __init dev_init(void) { int ret;
int i;
for (i = 0; i < 4; i++) { s3c2410_gpio_cfgpin(led_table[i], led_cfg_table[i]); s3c2410_gpio_setpin(led_table[i], 1); }
ret = misc_register(&misc);
printk (DEVICE_NAME"\tinitialized\n");
return ret; }
static void __exit dev_exit(void) { misc_deregister(&misc); }
module_init(dev_init); module_exit(dev_exit); MODULE_LICENSE("GPL"); MODULE_AUTHOR("Feng dong rui"); MODULE_DESCRIPTION("Study s3c2440");
簡單分析： (1) 友善之臂的mini2440板子上的4個LED對應的GPIO是GPB5~GPB8,低電平點亮； (2) 注冊設備的時候，有兩種方式：一種是使用register_chrdev(LED_MAJOR,DEVICE_NAME,&dev_fops)，LED_MAJOR為定義的主設備號，DEVICE_NAME為定義的設備名稱，dev_fops為定義的文件操作結構體。使用該函數向系統注冊字符型設備驅動程序，主設備號LED_MAJOR自己定義，如該值為0則系統自動分配主設備號；另一種是使用misc_register(&misc)。如果是非標准設備則使用 misc_register，即一些字符設備不符合預先確定的字符設備范疇，就用這種方式，它固定使用主設備號10注冊，如果多個設備次設備號不同。 (3) 使用register_chrdev(LED_MAJOR,DEVICE_NAME,&dev_fops)注冊字符設備驅動程序時，如果有多個設備使用該函數注冊驅動程序，LED_MAJOR不能相同，否則幾個設備都無法注冊(我已在友善的板子上驗證)。如果模塊使用該方式注冊並且LED_MAJOR為0(自動分配主設備號)，使用insmod命令加載模塊時會在終端顯示分配的主設備號和次設備號，在/dev目錄下建立該節點，比如設備leds，如果加載該模塊時分配的主設備號和次設備號為253和0，則建立節點:mknod leds c 253 0。使用register_chrdev(LED_MAJOR,DEVICE_NAME,&dev_fops)注冊字符設備驅動程序時都要手動建立節點，否則在應用程序無法打開該設備。 (4) 在構建根文件系統時在配置選項中必須按照如下設置，才能加載和卸載模塊：BusyboxLinux Module Utilities-à (/lib/modules)Default directory containing modules (modules.dep)Default name of modules.dep [*] insmod [*] rmmod [*] lsmod [*] modprobe
Makefile文件如下： obj-m:=led_driver.o CURRENT_PATH:=$(shell pwd) ARM_LINUX_KERNEL:=/opt/linux-2.6.29.1 all: $(MAKE) -C $(ARM_LINUX_KERNEL) SUBDIRS=$(CURRENT_PATH) modules clean: rm -rf *.cmd *.o *.ko *.mod.c *.symvers *.order
測試程序如下：
/*led_app.c*/ #include <stdio.h> #include <stdlib.h>
#define LED_ON 1 #define LED_OFF 0 #define LED_DEVICE "/dev/leds"
int main(int argc,char **argv) { int fd,led_num; fd = open(LED_DEVICE,0); if(fd < 0) { printf("can't open /dev/leds!\n"); exit(0); }
led_num = atoi(argv[1]); if(!(strcmp(argv[2],"on"))) { ioctl(fd,LED_ON,led_num); } else if(!(strcmp(argv[2],"off"))) { ioctl(fd,LED_OFF,led_num); } else { exit(0); } exit(0); }
Makefile文件： all: arm-linux-gcc led_app.c -o led_app clean: rm -rf *.o led_app
編譯模塊得到leds_driver.ko，我把它拷到根文件系統的額home目錄下，並在啟動腳本里面設置自動加載,就是在/etc/init.d/rcS里面加了兩句： echo “---------insmod leds_driver.ko--------- insmod /home/leds_driver.ko
把編譯得到的測試程序led_app拷貝到home目錄下，使用命令點亮和熄滅某一LED：
./led_app 0 on //點亮LED1 . . . ./led_app 3 on //點亮LED4
./led_app 0 off //熄滅LED1 . . . ./led_app 3 off //熄滅LED4 |