裝置驅動例項字元裝置驅動

在整個linux裝置驅動學習中，字元裝置驅動較為基礎。通過對它的學習，對裝置驅動進一步加深了解

cdev 結構體

struct cdev;
講下比較重要的成員變數
dev_t dev 定義了32位的裝置號，其中12位是主裝置號，20位是從裝置號。
獲取主裝置號：major(dev_t dev)
獲取從裝置號：minor(dev_t dev)
通過主裝置號和從裝置號生成裝置號：mkdev(int major, int minor)
struct file_operations *ops定義了字元裝置驅動提供給虛擬檔案系統的介面函式
linux核心提供了一組函式用於操作cdev結構體
cdev_init() : 初始化cdev成員，並將函式引數中的檔案操作結構體指標file_operation
賦值給cdev中的ops
cdev_alloc() : 動態申請乙個cdev記憶體
cdev_add() : 
向系統新增乙個cdev,完成字元裝置的註冊。
該函式的呼叫通常發生在字元裝置驅動模組載入函式中
在註冊字元裝置之前，首先呼叫register_chrdev_region()（用在已知起始裝置號）
alloc_chrdev_region()（用在裝置號未知，動態申請裝置號的時候）函式
向系統申請裝置號。
cdev_del() : 
向系統刪除乙個cdev,完成字元裝置的登出。
該函式的呼叫通常發生在字元裝置驅動模組解除安裝函式中
在完成字元裝置的登出之後，需要呼叫unregister_chrdev_region()釋放原先申請的裝置號。

file_operations結構體

file_operation 結構體中的成員函式是字元裝置驅動程式設計的主體內容。當應用程式呼叫linux的open()\write()\read()\close()等系統呼叫的時候，最後還是通過核心呼叫的file_operation結構體裡面的函式。 file_operation的結構體如下：很大我只挑一些出來分析 llseek() : 用來修改乙個檔案的當前讀寫位置，並將新位置返回，出錯返回負值。 read(): 與使用者應用程式裡面的read和fread相對應 write(): 與使用者應用程式裡面的write和fwrite相對應 read/write返回0則暗示eof。 unlocked_ioctl()提供裝置相關控制命令的實現，與使用者應用程式裡面的fcntl和ioctl對應。 mmap()函式將裝置記憶體對映到程序的虛擬位址空間中，這個函式對於幀緩衝等裝置有特殊的意義，幀緩衝被對映到使用者空間之後，應用程式可以直接訪問它而無須在核心和應用間進行記憶體複製與應用程式的中的void mmap函式對應 poll()函式一般用於詢問裝置是否可被非阻塞地立即讀寫。當詢問的條件未被觸發時，使用者空間進行select和poll的系統呼叫會引起程序的阻塞 aio_read()和aio_write函式分別對與檔案描述符對應的裝置進行非同步讀寫操作。

裝置實現這兩個函式，使用者空間可以對裝置檔案描述符進行sys_io_setup/sys_io_submit/sys_io_getevents/sys_io_destroy等系統呼叫

字元裝置驅動模組載入和解除安裝函式

載入函式：實現裝置號的申請和cdev的註冊
解除安裝函式：實現裝置號的釋放和cdev的登出
//裝置結構體
struct ***_dev_t ***_dev;
//裝置驅動模組載入函式
static int __init ***_init(void)
else 
//註冊裝置
ret = cdev_add(&***_dev.cdev, ***_dev_no, 1);
...}//解除安裝函式
statc void __exit ***_exit(void)

file_operations結構體中的成員函式

大多數的字元裝置驅動會實現read()/write()/ioctl()函式

ssize_t ***_read(struct file*filp, char __user *buf, 
size_t count, loff_t *f_pos)
ssize_t ***_write(struct file*filp, char __user *buf, 
size_t count, loff_t *f_pos)
long ***_ioctl(struct file*filp, unsigned int cmd, unsigned long arg)
...}flip: 檔案結構體指標
buf: 使用者空間記憶體的位址
count：讀寫的位元組數
f_ops:讀寫位置相對於檔案開頭的偏移
由於使用者空間不能直接訪問核心空間的記憶體，因此借助了copy_from_user完成從使用者空間緩衝區到核心空間緩衝區的copy，同理應用於copy_to_user函式。
如果是簡單型別用get_user或者put_user也可以的
__user是乙個巨集，表明其後的指標指向使用者空間
核心空間雖然可以訪問使用者空間的緩衝區，但是需要先檢查其合法性，通過access_ok來進行判斷
i/o控制函式的cmd引數為實現定義好的i/o控制命令，而arg為對應於該命令的引數。

需要定義乙個file_operations的例項

將具體裝置驅動的函式複製給file_operation的成員
struct file_operations ***_fops = ;

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