❶ 字符型驱动设备是怎么创建设备文件的,发分别列举手动和自动
1手动mknod
2 自动调用函数
❷ 简述LINUX驱动中字符设备和块设备的区别
在Linux驱动中,字符设备和块设备是两种不同的设备类型,它们则虚的区别主要在于数据传输的方式和设备访问的方式。
字符设备
字符设备是一种按字符为单位进行数据传输的设备,例如串口、键盘、鼠标等。它们通常以流的形式传输数据,每次读写操作都只能读写一个字符。字符设备的访问方式是困磨随机访问,即可以在任何位置读孙尺燃写数据。在Linux中,字符设备通常使用文件系统的方式进行访问,即将字符设备映射为文件,然后通过文件操作函数进行访问。
块设备
块设备是一种按块为单位进行数据传输的设备,例如硬盘、U盘等。它们通常以块的形式传输数据,每次读写操作可以读写多个块。块设备的访问方式是顺序访问,即必须按照块的顺序进行读写操作。在Linux中,块设备通常使用块设备驱动程序进行访问,驱动程序将块设备映射为块设备文件,然后通过块设备操作函数进行访问。
总的来说,字符设备和块设备的主要区别在于数据传输的方式和设备访问的方式。字符设备以字符为单位进行数据传输,支持随机访问;块设备以块为单位进行数据传输,支持顺序访问。在Linux驱动中,字符设备和块设备通常使用不同的驱动程序进行访问。
❸ 字符设备驱动程序由哪几部分组成
字符设备驱动程序框架
1、写出open、write函数
2、告诉内核
1)、定义一个struct file_operations结构并填充好
static struct file_operations first_drv_fops = {
.owner = THIS_MODULE, /* 这是一个宏,推向编译模块时自动创建的__this_mole变量 */
.open = first_drv_open,
.write = first_drv_write,
};
2)、把struct file_operations结构体告诉内核
major = register_chrdev(0, "first_drv", &first_drv_fops); // 注册, 告诉内核
相关参数:第一个,设备号,0自动分配主设备号,否则为主设备号0-255
第二个:设备名
第二个:struct file_operations结构体
4)、register_chrdev由谁调用(入口函数调用)
static int first_drv_init(void)
5)、入口函数须使用内核宏来修饰
mole_init(first_drv_init);
mole_init会定义一个结构体,这个结构体里面有一个函数指针指向first_drv_init这个函数,当我们加载或安装一个驱动时,内核会自动找到这个结构体,然后调用里面的函数指针,这个函数指针指向first_drv_init这个函数,first_drv_init这个函数就是把struct file_operations结构体告诉内核
6)、有入口函数就有出口函数
mole_exit(first_drv_exit);
最后加上协议
MODULE_LICENSE("GPL");
3、mdev根据系统信息自动创建设备节点:
每次写驱动都要手动创建设备文件过于麻烦,使用设备管理文件系统则方便很多。在2.6的内核以前一直使用的是devfs,但是它存在许多缺陷。它创建了大量的设备文件,其实这些设备更本不存在。而且设备与设备文件的映射具有不确定性,比如U盘即可能对应sda,又可能对应sdb。没有足够的主/辅设备号。2.6之后的内核引入了sysfs文件系统,它挂载在/sys上,配合udev使用,可以很好的完成devfs的功能,并弥补了那些缺点。(这里说一下,当今内核已经使用netlink了)。
udev是用户空间的一个应用程序,在嵌入式中用的是mdev,mdev在busybox中。mdev是udev的精简版。
首先在busybox中添加支持mdev的选项:
Linux System Utilities --->
[*] mdev
[*] Support /etc/mdev.conf
[*] Support subdirs/symlinks
[*] Support regular expressions substitutions when renaming device
[*] Support command execution at device addition/removal
然后修改/etc/init.d/rcS:
echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug
/sbin/mdev -s
执行mdev -s :以‘-s’为参数调用位于 /sbin目录写的mdev(其实是个链接,作用是传递参数给/bin目录下的busybox程序并调用它),mdev扫描 /sys/class 和 /sys/block 中所有的类设备目录,如果在目录中含有名为“dev”的文件,且文件中包含的是设备号,则mdev就利用这些信息为这个设备在/dev 下创建设备节点文件。一般只在启动时才执行一次 “mdev -s”。
热插拔事件:由于启动时运行了命 令:echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug ,那么当有热插拔事件产生时,内核就会调用位于 /sbin目录的mdev。这时mdev通过环境变量中的 ACTION 和 DEVPATH,来确定此次热插拔事件的动作以及影响了/sys中的那个目录。接着会看看这个目录中是否“dev”的属性文件,如果有就利用这些信息为 这个设备在/dev 下创建设备节点文件
重新打包文件系统,这样/sys目录,/dev目录就有东西了
下面是create_class的原型:
#define class_create(owner, name) /
({ /
static struct lock_class_key __key; /
__class_create(owner, name, &__key); /
})
extern struct class * __must_check __class_create(struct mole *owner,
const char *name,
struct lock_class_key *key);
class_destroy的原型如下:
extern void class_destroy(struct class *cls);
device_create的原型如下:
extern struct device *device_create(struct class *cls, struct device *parent,
dev_t devt, void *drvdata,
const char *fmt, ...)
__attribute__((format(printf, 5, 6)));
device_destroy的原型如下:
extern void device_destroy(struct class *cls, dev_t devt);
具体使用如下,可参考后面的实例:
static struct class *firstdrv_class;
static struct class_device *firstdrv_class_dev;
firstdrv_class = class_create(THIS_MODULE, "firstdrv");
firstdrv_class_dev = class_device_create(firstdrv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "xyz"); /* /dev/xyz */
class_device_unregister(firstdrv_class_dev);
class_destroy(firstdrv_class);
下面再来看一下应用程序如何找到这个结构体的
在应用程序中我们使用open打开一个设备:如:open(/dev/xxx, O_RDWR);
xxx有一个属性,如字符设备为c,后面为读写权限,还有主设备名、次设备名,我们注册时 通过register_chrdev(0, "first_drv", &first_drv_fops)(有主设备号,设备名,struct file_operations结构体)将first_drv_fops结构体注册到内核数组chrdev中去的,结构体中有open,write函数,那么应用程序如何找到它的,事实上是根据打开的这个文件的属性中的设备类型及主设备号在内核数组chrdev里面找到我们注册的first_drv_fops,
实例代码:
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
static struct class *firstdrv_class;
static struct class_device *firstdrv_class_dev;
volatile unsigned long *gpfcon = NULL;
volatile unsigned long *gpfdat = NULL;
static int first_drv_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
//printk("first_drv_open\n");
/* 配置GPF4,5,6为输出 */
*gpfcon &= ~((0x3<<(4*2)) | (0x3<<(5*2)) | (0x3<<(6*2)));
*gpfcon |= ((0x1<<(4*2)) | (0x1<<(5*2)) | (0x1<<(6*2)));
return 0;
}
static ssize_t first_drv_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t * ppos)
{
int val;
//printk("first_drv_write\n");
_from_user(&val, buf, count); // _to_user();
if (val == 1)
{
// 点灯
*gpfdat &= ~((1<<4) | (1<<5) | (1<<6));
}
else
{
// 灭灯
*gpfdat |= (1<<4) | (1<<5) | (1<<6);
}
return 0;
}
static struct file_operations first_drv_fops = {
.owner = THIS_MODULE, /* 这是一个宏,推向编译模块时自动创建的__this_mole变量 */
.open = first_drv_open,
.write = first_drv_write,
};
int major;
static int first_drv_init(void)
{
major = register_chrdev(0, "first_drv", &first_drv_fops); // 注册, 告诉内核
firstdrv_class = class_create(THIS_MODULE, "firstdrv");
firstdrv_class_dev = class_device_create(firstdrv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "xyz"); /* /dev/xyz */
gpfcon = (volatile unsigned long *)ioremap(0x56000050, 16);
gpfdat = gpfcon + 1;
return 0;
}
static void first_drv_exit(void)
{
unregister_chrdev(major, "first_drv"); // 卸载
class_device_unregister(firstdrv_class_dev);
class_destroy(firstdrv_class);
iounmap(gpfcon);
}
mole_init(first_drv_init);
mole_exit(first_drv_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
编译用Makefile文件
KERN_DIR = /work/system/linux-2.6.22.6
all:
make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` moles
clean:
make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` moles clean
rm -rf moles.order
obj-m += first_drv.o
测试程序:
#include
#include
#include
#include
/* firstdrvtest on
* firstdrvtest off
*/
int main(int argc, char **argv)
{
int fd;
int val = 1;
fd = open("/dev/xyz", O_RDWR);
if (fd < 0)
{
printf("can't open!\n");
}
if (argc != 2)
{
printf("Usage :\n");
printf("%s \n", argv[0]);
return 0;
}
if (strcmp(argv[1], "on") == 0)
{
val = 1;
}
else
{
val = 0;
}
write(fd, &val, 4);
return 0;
}
❹ 求助,linux字符设备驱动开发
一、Linux device driver 的概念系统调用是操作系统内核和应用程序之间的接口,设备驱动程序是操作系统内核和机器硬件之间的接口.设备驱动程序为应用程序屏蔽了硬件的细节,这样在应用程判梁序看来,硬件设备只是一个设备文件,应用程序可以象操作普通文件一样对硬件设备进行操作.设备驱动程序是内核的一部分,它完成以下的功能:
1、对设备初始化和释放;
2、把数据从内核传送到硬件和从硬件读取数据;
3、读取应用程序传送给设备文件的数据和回送应用程序请求的数据;
4、检测和处理设备出现的错误.
在Linux操作系统下枯闹有三类主要的设备文件类型,一是字符设备,二是块设备,三是网络设备.字符设备和块设备的主要区别是:在对字符设备发出读/写请求时,实际的硬件I/O一般就紧接着发生了,块设备则不然,它利用一块系统内存作缓冲区,当用户进程对设备请求能满足用户的要求,就返回请求的数据,如果不能,就调用请求函数来进行实际的I/O操作.块设备是主要针对磁盘等慢速设备设计的,以免耗费过多的CPU时间来等待.
已经提到,用户进程是通过设备文件来与实际的硬件打交道.每个设备文件都都有其文件属性(c/b),表示是字符设备还是块设备?另外每个文件都有两个设备号,第一个是主设备号,标识驱动程序,第二个是从设备号,标识使用同一个设备驱动程序的不同的硬件设备,比如有两个软盘,就可以用从设备号来区分他们.设备文件的的主设备号必须与设备驱动程序在登记时申请的主设备号一致,否则用户进程将无法访问到驱动程序.
最后必须提到的是,在用户进程调用驱动程序时,系统进入核心态,这时不再是抢先式调度.也就是说,系统必须在你的驱动程序的子函数返回后才能进行其他的工作.如果你的驱动程序陷入死循环,不幸的是你只有重新启动机器了,然后就是漫长的fsck.
二、实例剖析
我们来写一个最简单的字符设备驱动掘败运程序.虽然它什么也不做,但是通过它可以了解Linux的设备驱动程序的工作原理.把下面的C代码输入机器,你就会获得一个真正的设备驱动程序.
由于用户进程是通过设备文件同硬件打交道,对设备文件的操作方式不外乎就是一些系统调用,如 open,read,write,close…, 注意,不是fopen, fread,但是如何把系统调用和驱动程序关联起来呢?这需要了解一个非常关键的数据结构:
STruct file_operatiONs {
int (*seek) (struct inode * ,struct file *, off_t ,int);
int (*read) (struct inode * ,struct file *, char ,int);
int (*write) (struct inode * ,struct file *, off_t ,int);
int (*readdir) (struct inode * ,struct file *, struct dirent * ,int);
int (*select) (struct inode * ,struct file *, int ,select_table *);
int (*ioctl) (struct inode * ,struct file *, unsined int ,unsigned long);
int (*mmap) (struct inode * ,struct file *, struct vm_area_struct *);
int (*open) (struct inode * ,struct file *);
int (*release) (struct inode * ,struct file *);
int (*fsync) (struct inode * ,struct file *);
int (*fasync) (struct inode * ,struct file *,int);
int (*check_media_change) (struct inode * ,struct file *);
int (*revalidate) (dev_t dev);
}
这个结构的每一个成员的名字都对应着一个系统调用.用户进程利用系统调用在对设备文件进行诸如read/write操作时,系统调用通过设备文件的主设备号找到相应的设备驱动程序,然后读取这个数据结构相应的函数指针,接着把控制权交给该函数.这是linux的设备驱动程序工作的基本原理.既然是这样,则编写设备驱动程序的主要工作就是编写子函数,并填充file_operations的各个域.
下面就开始写子程序.
#include
❺ Linux字符设备驱动的组成
在Linux中,字符设备驱动由如下几个部分组成。
1.字符设备驱动模块加载与卸载函数
在字符设备驱动模块加载函数中应该实现设备号的申请和cdev的注册,而在卸载函数中应实现设备号
的释放和cdev的注销。
Linux内核的编码习惯是为设备定义一个设备相关的结构体,该结构体包含设备所涉及的cdev、私有
数据及锁等信息。2.字符设备驱动的file_operations结构体中的成员函数
file_operations结构体中的成员函数是字符设备驱动与内核虚拟文件系统的接口,是用户空间对Linux
进行系统调用最终的落实者。设备驱动的读函数中,filp是文件结构体指针,buf是用户空间内存的地址,该地址在内核空间不宜直
接读写,count是要读的字节数,f_pos是读的位置相对于文件开头的偏移。
设备驱动的写函数中,filp是文件结构体指针,buf是用户空间内存的地址,该地址在内核空间不宜直
接读写,count是要写的字节数,f_pos是写的位置相对于文件开头的偏移。
由于用户空间不能直接访问内核空间的内存,因此借助了函数_from_user()完成用户空间缓冲
区到内核空间的复制,以及_to_user()完成内核空间到用户空间缓冲区的复制,见代码第6行和第14
行。
完成内核空间和用户空间内存复制的_from_user()和_to_user()的原型分别为:
unsigned long _from_user(void *to, const void _ _user *from, unsigned long count);
unsigned long _to_user(void _ _user *to, const void *from, unsigned long count);
上述函数均返回不能被复制的字节数,因此,如果完全复制成功,返回值为0。如果复制失败,则返
回负值。如果要复制的内存是简单类型,如char、int、long等,则可以使用简单的put_user()和
get_user()读和写函数中的_user是一个宏,表明其后的指针指向用户空间,实际上更多地充当了代码自注释的
功能。内核空间虽然可以访问用户空间的缓冲区,但是在访问之前,一般需要先检查其合法性,通过
access_ok(type,addr,size)进行判断,以确定传入的缓冲区的确属于用户空间。