1.2 设备驱动基础

  • 驱动基本结构

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    // hello_drv.c
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>

static int __init hello_drv_init(void)
{
        printk(KERN_ERR"-----------from hello.ko : %s  %s---------\n",   __FILE__, __FUNCTION__);
        return 0;
}

static void __exit hello_drv_exit(void)
{
        printk("-----------from hello.ko : %s  %s---------\n", __FILE__, __FUNCTION__);
}

module_init(hello_drv_init);
module_exit(hello_drv_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

  • 基本Makefile结构

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    # 内核源码路径
KERNEL_DIR = 
# 驱动源码所在目录
CUR_DIR = $(shell pwd)

# 指定编译哪些源文件
obj-m = hello_drv.o

all :
	make -C $(KERNEL_DIR) M=$(CUR_DIR) modules
clean ：
	make -C $(KERNEL_DIR) M=$(CUR_DIR) clean

  • 运行/装载驱动模块

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    inmod hello_drv.ko #插入内核模块
rmmod hello_drv  #移除内核模块
lsmod  #查看当前已经插入的内核模块

  • 其他特性

    1. 模块传参

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      // $insmod hello.ko number=250 name="ruhua"
module_param(参数名， 参数类型， 权限) //例： module_param(number, int, 666)

    2. 模块符号导出

      1. EXPORT_SYMBOL(符号名)
      2. 装载的时候先装载被调用的模块

  • 一个真正的设备驱动需要一些元素

    • 设备号

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      register_chrdev(unsigned int major, const char * name , const struct file_operations * fops);
/*
* 参数1 --- 指定一个主设备号，填0表示由系统自动分配
* 参数2 --- 字符串， 描述设备驱动信息，自定义
* 参数3 --- 文件操作对象
* 如果参数1为0，则返回值是一个int型的主设备号，否则返回负数为错误号， generic
*/
unregister_chrdev(unsigned int major, const char * name)  //--- 释放已经注册的主设备号

    • 设备文件

      1. 手动创建: 每次重启都得手动创建

        mknod /dev/hello c 254 0

      2. 自动创建

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        #include <linux/device.h>
struct class * class_create(THIS_MODULE, “led_cls”)
   /*
   * 参数一： THIS_MODULE
   * 参数二 ： 字符串，表示类的名字
   * 返回值 struct class 指针类型
   */
struct device * device_create(struct class * cls, struct device * parent, dev_t devt, void * drvdata, const char * fmt, ...)
  /*
   * 参数一： class_create()返回的指针
   * 参数二： 该设备的父类
   * 参数三： 设备号， 包含主设备号和次设备号，MKDEV(major, minor)
   * 参数四： 私有数据指针，可以为NULL
   * 参数五： 设备节点名字
  * 返回值： struct device * 
  */
void device_destory(struct device * dev, dev_t devt);
void class_destory(struct class * cls);

    • 设备的操作方法

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      /*
 * NOTE:
 * all file operations except setlease can be called without
 * the big kernel lock held in all filesystems.
 */
struct file_operations {
    struct module *owner;
    loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);
    ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
    ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);

    unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);
    long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
    int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);
    int (*open) (struct inode *, struct file *);
    int (*flush) (struct file *, fl_owner_t id);
    int (*release) (struct inode *, struct file *);
	/*省略其他不常用的*/
};
/*
 * 设备操作命令如何定义： 由程序员定义，一定是一个整数
* 1. 直接用整数 --- 有可能会和系统中已经有的命令冲突
  *  #define LED_ALL_ON  0x2222
  * 2. 用内核提供的接口来定义
     #include <asm/ioctl.h>
 _IO(type, nr) //参数一  ：魔幻数---字符，参数二：唯一的数字
     __IOW(type, nr, size)
     __IOR(type, nr, size)
     __IOWR(type, nr, size)
 */
/* 原型如下 */
#define _IO(type,nr)        _IOC(_IOC_NONE,(type),(nr),0)
#define _IOR(type,nr,size)  _IOC(_IOC_READ,(type),(nr),sizeof(size))
#define _IOW(type,nr,size)  _IOC(_IOC_WRITE,(type),(nr),sizeof(size))
#define _IOWR(type,nr,size) _IOC(_IOC_READ|_IOC_WRITE,(type),(nr),sizeof(size))
 /* ------------------ 例 ----------------*/
#define LED_NUM_ON _IOW('L', 0x3456, int)
#define LED_NUM_OFF _IOW('L', 0x3457, int)
#define LED_ALL_ON _IOW('L', 0x3458)

xxx_ioctl(int fd, int cmd, unsigned long args)
{
     int num = args;
     switch(cmd)
     {
         case LED_NUM_ON：
             xxx
             break;
         case LED_NUM_OFF：
             xxx
             break;
         case LED_ALL_ON:
             xxx
                 break;
     }
}

    • 内存映射与映射

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      #include <linux/slab.h>
/**
  * kzalloc - allocate memory. The memory is set to zero.
  * @size: how many bytes of memory are required.
  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
  */
static inline void *kzalloc(size_t size, gfp_t flags)
    //flags: GFP_KERNEL 如果当前暂时没有内存，会尝试等待（阻塞）
kfree()

#include <asm/io.h>
#define ioremap(cookie, size)		__uc32_ioremap(cookie, size)
     /*
      * 参数一：物理地址
      * 参数二：映射的长度
      * 返回值：映射之后的虚拟地址
      */  
/* ------------------ 例 ----------------*/
gpc0_conf = ioremap(0xE020060, 8);
gpc0_data = gpc0_conf+1;
 //配置输出
*gpc0_conf &= ~(0xff<<12); //清零
*gpc0_cong |= (0x11<<12);  //置1
//亮灯
*gpc0_data |= 0x3<<3;
//灭灯
*gpc0_data &= ~(0x3<<3);

    • 数据在内核空间和用户空间拷贝的方法

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      #include <asm/uaccess.h> 
unsigned long copy_from_user(void * to, void __user * from, unsigned long n);
unsigned long copy_to_user(void __user * to, const void * from, unsigned long n);