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入门文章:教你学会编写Linux设备驱动

时间:2006/7/19 2:33:20 作者:佚名 人气:177

内核版本: 2.4.22

阅读此文的目的: 学会编写Linux设备驱动。

阅读此文的方法: 阅读以下2个文件: hello.c,asdf.c。

此文假设读者:

已经能用C语言编写Linux应用程序,

理解"字符设备文件, 块设备文件, 主设备号, 次设备号",

会写简单的Shell脚本和Makefile。

1. "hello.c"

--------------------------------

/*

* 这是我们的第一个源文件,

* 它是一个可以加载的内核模块,

* 加载时显示"Hello,World!",

* 卸载时显示"Bye!"。

* 需要说明一点,写内核或内核模块不能用写应用程序时的系统调用或函数库,

* 因为我们写的就是为应用程序提供系统调用的代码。

* 内核有专用的函数库,如, , 等,

* 现在还没必要了解得很详细,

* 这里用到的printk的功能类似于printf。

* "/usr/src/linux"是你实际的内核源码目录的一个符号链接,

* 如果没有现在就创建一个,因为下面和以后都会用到。

* 编译它用"gcc -c -I/usr/src/linux/include hello.c",

* 如果正常会生成文件hello.o,

* 加载它用"insmod hello.o",

* 只有在文本终端下才能看到输出。

* 卸载它用"rmmod hello"

*/

/*

* 小技巧: 在用户目录的.bashrc里加上一行:

* alias mkmod='gcc -c -I/usr/src/linux/include'

* 然后重新登陆Shell,

* 以后就可以用"mkmod hello.c"的方式来编译内核模块了。

*/

/* 开始例行公事 */

#ifndef __KERNEL__

# define __KERNEL__

#endif

#ifndef MODULE

# define MODULE

#endif

#include

#include

MODULE_LICENSE("GPL");

#ifdef CONFIG_SMP

#define __SMP__

#endif

/* 结束例行公事 */

#include /* printk()在这个文件里 */

static int

init_module

(){

printk("Hello,World!\n");

return 0; /* 如果初始工作失败,就返回非0 */

}

static void

cleanup_module

(){

printk("Bye!\n");

}

------------------------------------

2. "asdf.c"

------------------------------------

/*

* 这个文件是一个内核模块。

* 内核模块的编译,加载和卸载在前面已经介绍了。

* 这个模块的功能是,创建一个字符设备。

* 这个设备是一块4096字节的共享内存。

* 内核分配的主设备号会在加载模块时显示。

*/

/* 开始例行公事 */

#ifndef __KERNEL__

# define __KERNEL__

#endif

#ifndef MODULE

# define MODULE

#endif

#include

#include

#ifdef CONFIG_SMP

#define __SMP__

#endif

MODULE_LICENSE("GPL");

/* 结束例行公事 */

#include /* copy_to_user(), copy_from_user */

#include /* struct file_operations, register_chrdev(), ... */

#include /* printk()在这个文件里 */

#include /* 和任务调度有关 */

#include /* u8, u16, u32 ... */

/*

* 关于内核功能库,可以去网上搜索详细资料,

*/

/* 文件被操作时的回调功能 */

static int asdf_open (struct inode *inode, struct file *filp);

static int asdf_release (struct inode *inode, struct file *filp);

static ssize_t asdf_read (struct file *filp, char *buf, size_t count,loff_t *f_pos);

static ssize_t asdf_write (struct file *filp, const char *buf, size_t count,loff_t *f_pos);

static loff_t asdf_lseek (struct file * file, loff_t offset, int orig);

/* 申请主设备号时用的结构, 在linux/fs.h里定义 */

struct file_operations asdf_fops = {

open: asdf_open,

release: asdf_release,

read: asdf_read,

write: asdf_write,

llseek: asdf_lseek,

};

static int asdf_major; /* 用来保存申请到的主设备号 */

static u8 asdf_body[4096]="asdf_body\n"; /* 设备 */

static int

init_module

(){

printk ("Hi, This' A Simple Device File!\n");

asdf_major = register_chrdev (0, "A Simple Device File", &asdf_fops); /* 申请字符设备的主设备号 */

if (asdf_major < 0) return asdf_major; /* 申请失败就直接返回错误编号 */

printk ("The major is:%d\n", asdf_major); /* 显示申请到的主设备号 */

return 0; /* 模块正常初始化 */

}

static void

cleanup_module

(){

unregister_chrdev(asdf_major, "A Simple Device File"); /* 注销以后,设备就不存在了 */

printk("A Simple Device has been removed,Bye!\n");

}

/*

* 编译这个模块然后加载它,

* 如果正常,会显示你的设备的主设备号。

* 现在你的设备就建立好了,我们可以测试一下。

* 假设你的模块申请到的主设备号是254,

* 运行"mknod abc c 254 0",就建立了我们的设备文件abc。

* 可以把它当成一个4096字节的内存块来测试一下,

* 比如"cat abc", "cp abc image", "cp image abc",

* 或写几个应用程序用它来进行通讯。

* 介绍一下两个需要注意的事,

* 一是printk()的显示只有在非图形模式的终端下才能看到,

* 二是加载过的模块最好在不用以后卸载掉。

* 如果对Linux环境的系统调用很陌生,建议先看APUE这本书。

*/

static int

asdf_open /* open回调 */

(

struct inode *inode,

struct file *filp

){

printk("^_^ : open %s\n ",\

current->comm);

/*

* 应用程序的运行环境由内核提供,内核的运行环境由硬件提供。

* 这里的current是一个指向当前进程的指针,

* 现在没必要了解current的细节。

* 在这里,当前进程正打开这个设备,

* 返回0表示打开成功,内核会给它一个文件描述符。

* 这里的comm是当前进程在Shell下的command字符串。

*/

return 0;

}

static int

asdf_release /* close回调 */

(

struct inode *inode,

struct file *filp

){

printk("^_^ : close\n ");

return 0;

}

static ssize_t

asdf_read /* read回调 */

(

struct file *filp,

char *buf,

size_t count,

loff_t *f_pos

){

loff_t pos;

pos = *f_pos; /* 文件的读写位置 */

if ((pos==4096) || (count>4096)) return 0; /* 判断是否已经到设备尾,或写的长度超过设备大小 */

pos += count;

if (pos > 4096) {

count -= (pos - 4096);

pos = 4096;

}

if (copy_to_user(buf, asdf_body+*f_pos, count)) return -EFAULT; /* 把数据写到应用程序空间 */

*f_pos = pos; /* 改变文件的读写位置 */

return count; /* 返回读到的字节数 */

}

static ssize_t

asdf_write /* write回调,和read一一对应 */

(

struct file *filp,

const char *buf,

size_t count,

loff_t *f_pos

){

loff_t pos;

pos = *f_pos;

if ((pos==4096) || (count>4096)) return 0;

pos += count;

if (pos > 4096) {

count -= (pos - 4096);

pos = 4096;

}

if (copy_from_user(asdf_body+*f_pos, buf, count)) return -EFAULT;

*f_pos = pos;

return count;

}

static loff_t

asdf_lseek /* lseek回调 */

(

struct file * file,

loff_t offset,

int orig

){

loff_t pos;

pos = file->f_pos;

switch (orig) {

case 0:

pos = offset;

break;

case 1:

pos += offset;

break;

case 2:

pos = 4096+offset;

break;

default:

return -EINVAL;

}

if ((pos>4096) || (pos<0)) {

printk("^_^ : lseek error %d\n",pos);

return -EINVAL;

}

return file->f_pos = pos;

}

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