基于i.MX6ULL的新字符設備驅動模板

這個系列好久沒寫了，本來寫了一千來字的，后來直接全刪了，看到的資料基本都是局部到整體，給人一種牽制的感覺，現(xiàn)在就換個寫法，從整體到局部的反向學習，畢竟本人也是初學者，適當根據(jù)實際切換學習方法很重要！

|照蘆花飄

對于新學的知識啥也不懂，先復制過來試著跑起來看看效果！

1、復制一份上次字符驅動的文件，然后使用VSCode打開，把原子公開資料中的.vscode文件夾復制過來！

2、修改一下.vscode中的json文件！

3、編寫驅動代碼和應用代碼！

chrdevbase.c文件

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 


#define CHRDEVBASE_CNT      1    /* 設備號個數(shù) */
#define CHRDEVBASE_NAME   "chrdevbase"  /* 名字 */


/* chrdevbase 設備結構體 */
struct newchr_dev{
  dev_t devid;       /* 設備號 */
  struct cdev cdev;     /* cdev */
  struct class *class;   /* 類 */
  struct device *device;   /* 設備 */
  int major;         /* 主設備號 */
  int minor;         /* 次設備號 */
};


struct newchr_dev chrdevbase;/* 自定義字符設備 */


/*
 * @description    : 打開設備
 * @param - inode   : 傳遞給驅動的inode
 * @param - filp   : 設備文件，file結構體有個叫做private_data的成員變量
 *             一般在open的時候將private_data指向設備結構體。
 * @return       : 0 成功;其他 失敗
 */
static int chrdevbase_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
  printk("[BSP]chrdevbase open!
");
  filp->private_data = &chrdevbase; /* 設置私有數(shù)據(jù) */
  return 0;
}


/*
 * @description    : 從設備讀取數(shù)據(jù) 
 * @param - filp   : 要打開的設備文件(文件描述符)
 * @param - buf   : 返回給用戶空間的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)
 * @param - cnt   : 要讀取的數(shù)據(jù)長度
 * @param - offt   : 相對于文件首地址的偏移
 * @return       : 讀取的字節(jié)數(shù)，如果為負值，表示讀取失敗
 */
static ssize_t chrdevbase_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
  printk("chrdevbase read!
");
  return 0;
}


/*
 * @description    : 向設備寫數(shù)據(jù) 
 * @param - filp   : 設備文件，表示打開的文件描述符
 * @param - buf   : 要寫給設備寫入的數(shù)據(jù)
 * @param - cnt   : 要寫入的數(shù)據(jù)長度
 * @param - offt   : 相對于文件首地址的偏移
 * @return       : 寫入的字節(jié)數(shù)，如果為負值，表示寫入失敗
 */
static ssize_t chrdevbase_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
  printk("chrdevbase write!
");
  return 0;
}


/*
 * @description    : 關閉/釋放設備
 * @param - filp   : 要關閉的設備文件(文件描述符)
 * @return       : 0 成功;其他 失敗
 */
static int chrdevbase_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
  printk("[BSP]release!
");
  return 0;
}


/*
 * 設備操作函數(shù)結構體
 */
static struct file_operations chrdevbase_fops = {
  .owner = THIS_MODULE,  
  .open = chrdevbase_open,
  .read = chrdevbase_read,
  .write = chrdevbase_write,
  .release = chrdevbase_release,
};


/*
 * @description  : 驅動入口函數(shù) 
 * @param     : 無
 * @return     : 0 成功;其他 失敗
 */
static int __init chrdevbase_init(void)
{
  /* 注冊字符設備驅動 */
  /* 1、創(chuàng)建設備號 */
  if (chrdevbase.major) { /* 定義了設備號 */
    chrdevbase.devid = MKDEV(chrdevbase.major, 0);
    register_chrdev_region(chrdevbase.devid, CHRDEVBASE_CNT, CHRDEVBASE_NAME);
  } else { /* 沒有定義設備號 */
    alloc_chrdev_region(&chrdevbase.devid, 0, CHRDEVBASE_CNT,CHRDEVBASE_NAME); /* 申請設備號 */
    chrdevbase.major = MAJOR(chrdevbase.devid); /* 獲取主設備號 */
    chrdevbase.minor = MINOR(chrdevbase.devid); /* 獲取次設備號 */
  }
  printk("newcheled major=%d,minor=%d
",chrdevbase.major,chrdevbase.minor);


  /* 2、初始化 cdev */
  chrdevbase.cdev.owner = THIS_MODULE;
  cdev_init(&chrdevbase.cdev, &chrdevbase_fops);


  /* 3、添加一個 cdev */
  cdev_add(&chrdevbase.cdev, chrdevbase.devid, CHRDEVBASE_CNT);


  /* 4、創(chuàng)建類 */
  chrdevbase.class = class_create(THIS_MODULE, CHRDEVBASE_NAME);
  if (IS_ERR(chrdevbase.class)) {
    return PTR_ERR(chrdevbase.class);
  }


  /* 5、創(chuàng)建設備 */
  chrdevbase.device = device_create(chrdevbase.class, NULL,chrdevbase.devid, NULL, CHRDEVBASE_NAME);
  if (IS_ERR(chrdevbase.device)) {
    return PTR_ERR(chrdevbase.device);
  }


  return 0;
}


/*
 * @description  : 驅動出口函數(shù)
 * @param     : 無
 * @return     : 無
 */
static void __exit chrdevbase_exit(void)
{
  /* 注銷字符設備 */
  cdev_del(&chrdevbase.cdev);/* 刪除 cdev */
  unregister_chrdev_region(chrdevbase.devid, CHRDEVBASE_CNT);/* 注銷設備號 */


  device_destroy(chrdevbase.class, chrdevbase.devid);/* 銷毀設備 */
  class_destroy(chrdevbase.class);/* 銷毀類 */


  printk("[BSP]chrdevbase exit!
");
}


/* 
 * 將上面兩個函數(shù)指定為驅動的入口和出口函數(shù) 
 */
module_init(chrdevbase_init);
module_exit(chrdevbase_exit);


/* 
 * LICENSE和作者信息
 */
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");

chrdevbaseApp.c文件

#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "fcntl.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"


/*
 * @description    : main主程序
 * @param - argc   : argv數(shù)組元素個數(shù)
 * @param - argv   : 具體參數(shù)
 * @return       : 0 成功;其他 失敗
 */
int main(int argc, char *argv[])
{
  int fd, retvalue;
  char *filename;


  if(argc != 3){
    printf("[APP]Error Usage!
");
    return -1;
  }


  filename = argv[1];


  /* 打開驅動文件 */
  fd  = open(filename, O_RDWR);
  if(fd < 0){
    printf("[APP]Can't open file %s
", filename);
    return -1;
  }


  /* 關閉設備 */
  retvalue = close(fd);
  if(retvalue < 0){
    printf("[APP]Can't close file %s
", filename);
    return -1;
  }


  return 0;
}

4、編譯驅動和應用！

//編譯驅動
make
// 編譯應用
arm-linux-gnueabihf-gcc chrdevbaseApp.c -o chrdevbaseApp

5、把編譯后的文件復制到根文件中！

6、加載驅動！

// 加載驅動
insmod chrdevbase.ko

7、測試驅動！

//讀
./chrdevbaseApp /dev/chrdevbase 1
// 寫
./chrdevbaseApp /dev/chrdevbase 2

| 細節(jié)剖析

新字符驅動和舊字符驅動最大的區(qū)別不知道各位有沒看出來，就是不用創(chuàng)建設備節(jié)點文件和指定設備號，通過系統(tǒng)自動分配就不容易發(fā)生沖突，所以學習新字符驅動的第一步先看創(chuàng)建設備號的方式：

相關函數(shù)API：

// 如果沒有指定設備號的話就使用如下函數(shù)來申請設備號：
int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count, const char *name)
// 如果給定了設備的主設備號和次設備號就使用如下所示函數(shù)來注冊設備號即可：
int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name)
//不管是通過alloc_chrdev_region函數(shù)還是register_chrdev_region函數(shù)申請的設備號，統(tǒng)一使用如下釋放函數(shù):
void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count)

參數(shù) from 是要申請的起始設備號，也就是給定的設備號；參數(shù) count 是要申請的數(shù)量，一般都是一個；參數(shù) name 是設備名字。

第二步再看字符設備結構

在 Linux 中使用 cdev 結構體表示一個字符設備，cdev 結構體在 include/linux/cdev.h 文件中的定義如下：

struct cdev {
  struct kobject kobj;
  struct module *owner;
  const struct file_operations *ops;
  struct list_head list;
  dev_t dev;
  unsigned int count;
};

在 cdev 中有兩個重要的成員變量：ops 和 dev，這兩個就是字符設備文件操作函數(shù)集合file_operations 以及設備號 dev_t。編寫字符設備驅動之前需要定義一個 cdev 結構體變量，這個變量就表示一個字符設備，如上圖第29行；

定義好 cdev 變量以后就要使用 cdev_init 函數(shù)對其進行初始化，cdev_init 函數(shù)原型如下：

void cdev_init(struct cdev *cdev, const struct file_operations *fops)

參數(shù) cdev 就是要初始化的 cdev 結構體變量，參數(shù) fops 就是字符設備文件操作函數(shù)集合。

cdev_add 函數(shù)用于向 Linux 系統(tǒng)添加字符設備(cdev 結構體變量)，首先使用 cdev_init 函數(shù)完成對 cdev 結構體變量的初始化，然后使用 cdev_add 函數(shù)向 Linux 系統(tǒng)添加這個字符設備。cdev_add 函數(shù)原型如下：

int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count)

參數(shù) p 指向要添加的字符設備(cdev 結構體變量)，參數(shù) dev 就是設備所使用的設備號，參數(shù) count 是要添加的設備數(shù)量。

卸載驅動的時候一定要使用 cdev_del 函數(shù)從 Linux 內(nèi)核中刪除相應的字符設備，cdev_del函數(shù)原型如下：

void cdev_del(struct cdev *p)

參數(shù) p 就是要刪除的字符設備。 mdev 機制

在Linux下通過udev來實現(xiàn)設備文件的自動創(chuàng)建與刪除。使用busybox構建根文件系統(tǒng)的時候，busybox會創(chuàng)建一個udev的簡化版本mdev。


所以，在嵌入式開發(fā)中使用mdev來實現(xiàn)設備節(jié)點文件的自動創(chuàng)建與刪除。Linux系統(tǒng)中的熱插拔事件也由mdev 管理，在/etc/init.d/rcS 文件中如下語句：


echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug

第三步看類

自動創(chuàng)建設備節(jié)點的工作是在驅動程序的入口函數(shù)中完成的，一般在 cdev_add 函數(shù)后面添加自動創(chuàng)建設備節(jié)點相關代碼。首先要創(chuàng)建一個 class 類，class 是個結構體，定義在文件include/linux/device.h 里面。class_create 是類創(chuàng)建函數(shù)，class_create 是個宏定義，內(nèi)容如下：

#define class_create(owner, name) 
({ 
  static struct lock_class_key __key; 
  __class_create(owner, name, &__key); 
})


structclass*__class_create(structmodule*owner,constchar*name,structlock_class_key*key)

將宏 class_create 展開以后內(nèi)容如下：

struct class *class_create (struct module *owner, const char *name)

class_create 一共有兩個參數(shù)，參數(shù) owner 一般為 THIS_MODULE，參數(shù) name 是類名字。返回值是個指向結構體 class 的指針，也就是創(chuàng)建的類。 卸載驅動程序的時候需要刪除掉類，類刪除函數(shù)為 class_destroy，函數(shù)原型如下：

void class_destroy(struct class *cls);

參數(shù) cls 就是要刪除的類。 第四步看創(chuàng)建設備

節(jié)創(chuàng)建好類以后還不能實現(xiàn)自動創(chuàng)建設備節(jié)點，還需要在這個類下創(chuàng)建一個設備。使用 device_create 函數(shù)在類下面創(chuàng)建設備，device_create 函數(shù)原型如下：

struct device *device_create(struct class *class, 
  struct device *parent,
  dev_t devt, 
  void *drvdata, 
  const char *fmt, ...)

device_create 是個可變參數(shù)函數(shù)，參數(shù) class 就是設備要創(chuàng)建哪個類下面；參數(shù) parent 是父設備，一般為 NULL，也就是沒有父設備；參數(shù) devt 是設備號；參數(shù) drvdata 是設備可能會使用的一些數(shù)據(jù)，一般為 NULL；參數(shù) fmt 是設備名字，如果設置 fmt=xxx 的話，就會生成/dev/xxx這個設備文件。返回值就是創(chuàng)建好的設備。 卸載驅動的時候需要刪除掉創(chuàng)建的設備，設備刪除函數(shù)為 device_destroy，函數(shù)原型如下：

void device_destroy(struct class *class, dev_t devt)

參數(shù) class 是要刪除的設備所處的類，參數(shù) devt 是要刪除的設備號。 第五步看注銷

初始化的時候創(chuàng)建了啥，注銷設備的時候就需要銷毀初始化創(chuàng)建的東西，注意注銷的順序是有要求的，不能誰便顛倒順序！ | 特別說明 每個硬件設備都有一些屬性，比如主設備號(dev_t)，類(class)、設備(device)、開關狀態(tài)(state)等等，在編寫驅動的時候你可以將這些屬性全部寫成變量的形式不是很合理的，這時候就可以設置文件私有數(shù)據(jù)！