使用 私有云 做视频网站,航空公司官网,湖北省建设招投标监督机构网站,上海住房城乡建设部网站LDD学习笔记 -- Linux字符设备驱动 虚拟文件系统 VFS设备号相关Kernel APIs动态申请设备号动态创建设备文件内核空间和用户空间的数据交换系统调用方法readwritelseek 写一个伪字符设备驱动在主机上测试pcd(HOST)在目标板上测试pcd(TARGET) 字符驱动程序用于与Linux内核中的设备… LDD学习笔记 -- Linux字符设备驱动 虚拟文件系统 VFS设备号相关Kernel APIs动态申请设备号动态创建设备文件内核空间和用户空间的数据交换系统调用方法readwritelseek 写一个伪字符设备驱动在主机上测试pcd(HOST)在目标板上测试pcd(TARGET) 字符驱动程序用于与Linux内核中的设备进行交互 字符设备指的是像内存区域这样的硬件组件通常称为伪设备 用户空间应用程序通常使用open read write等系统调用与这些设备通信
虚拟文件系统 VFS
把用户空间的系统调用连接到设备驱动的系统调用实现方法上。 内核的虚拟文件系统 virtual file system在内核空间 设备驱动需要使用内核的API向虚拟文件系统注册
设备号
Major numbers指示特定的驱动 Minor numbers表示指定的设备文件
设备创建时候在VFS注册设备号虚拟文件系统将设备文件的设备号与驱动程序列表进行比较选择正确的驱动程序并将用户请求连接到对应驱动程序的文件操作方法。
相关Kernel APIs
kernel functions and data structuresCreationDeletionkernel header filealloc_chrdev_region()unregister_chrdev_region()include/linux/fs.hcdev_init() cdev_add()cdev_del()include/linux/cdev.hdevice_creat() class_creat()device_destory() class_destoryinclude/linux/device.hcopy_to_user() copy_from_user()include/linux/uaccess.hVFS structure definitionsinclude/linux/cdev.h
动态申请设备号
alloc_chrdev_region() 可以动态申请主设备号保证唯一性传输设备号dev_t [u32]地址和次设备号起始一般0和个数。
dev_t device_number; //32bit
int minor_no MINOR(device_number); //后20bit kdev_t.h
int major_no MAJOR(device_number); //前12bitMKDEV(int major, int minor);动态创建设备文件
当收到ueventudev根据uevent内存储的细节在dev目录下创建设备文件。
class_create 在sysf中创建一个目录/sys/Class/your_class_name device_create在上面目录下使用设备名创建一个子目录/sys/Class/your_class_name/your_device_name /dev 这里的dev文件存储设备名主副设备号等 udev用户空间的应用动态创建设备文件/sys/Class/your_class_name/your_device_name /dev -- dev/your_device_name
内核空间和用户空间的数据交换
用户空间的指针不是完全可信的用户地址空间有时可能无效虚拟内存管理器可以交换出这些内存位置。 内核级代码不能直接引用用户级内存指针 使用内核数据复制工具copy_to_user copy_from_user。工具会检查用户空间指针是否有效
系统调用方法
read
用户级进程执行read系统调用从文件中读取。文件可以是普通文件也可以是一个设备文件处理具体设备。
例如前面的伪字符设备有一块内存数组设备内存buffer。当用户程序在该设备文件上发出read系统调用时应该将数据从设备buffer传到用户buffer。该数据拷贝发生在内核端到用户端。
write
将数据从用户空间复制到内核空间 用户程序想把一些数据写入设备内存buffer。
lseek
改变f_posstruct file变量的位置将文件位置指针向前/向后移动。
写一个伪字符设备驱动
动态申请设备号创建cdev结构体变量和file_operiations结构体变量使用fops初始化字符设备结构体变量向内核VFS注册设备实现file operiation的方法初始化file operiation变量创建设备文件 class_create() device_create()驱动清理函数功能实现
#include linux/module.h
#include linux/fs.h
#include linux/cdev.h
#include linux/device.h
#include linux/kdev_t.h
#include linux/uaccess.h
#include uapi/asm-generic/errno-base.h#define DEV_MEM_SIZE 512/* pseudo devices memory */
char device_buffer[DEV_MEM_SIZE];/* This hold the device number */
dev_t device_number;/* Cdev variable */
struct cdev pcd_cdev;loff_t pcd_llseek(struct file *filp, loff_t offset, int whence)
{pr_info(%s\n, __func__);loff_t temp;switch (whence){case SEEK_SET:if ((offset DEV_MEM_SIZE) || (offset 0))return -EINVAL;filp-f_pos offset;break;case SEEK_CUR:temp filp-f_pos offset;if ((temp DEV_MEM_SIZE) || (offset 0))return -EINVAL;filp-f_pos temp;break;case SEEK_END:temp DEV_MEM_SIZE offset;if ((temp DEV_MEM_SIZE) || (offset 0))return -EINVAL;filp-f_pos temp;break;default:return -EINVAL;}pr_info(New value of the file position %lld\n, filp-f_pos);return filp-f_pos;// return 0;}ssize_t pcd_read(struct file *filp, char __user *buff, size_t count, loff_t *f_pos)
{pr_info(%s :Read requested for %zu bytes\n, __func__, count);if((*f_pos count) DEV_MEM_SIZE)count DEV_MEM_SIZE - *f_pos;if(copy_to_user(buff, device_buffer[*f_pos], count)){return -EFAULT;}*f_pos count;pr_info(Number of bytes successful read %zu\n, count);pr_info(Update file position %lld\n, *f_pos);return count;
}
ssize_t pcd_write(struct file *filp, const char __user *buff, size_t count, loff_t *f_pos)
{pr_info(%s :Write requested for %zu bytes, current file position %lld\n, __func__, count, *f_pos);if((*f_pos count) DEV_MEM_SIZE)count DEV_MEM_SIZE - *f_pos;if(!count)return -ENOMEM;if(copy_from_user(device_buffer[*f_pos], buff, count)){return -EFAULT;}*f_pos count;pr_info(Number of bytes successful writtens %zu\n, count);pr_info(Update file position %lld\n, *f_pos);return count;
}
int pcd_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{pr_info(%s\n, __func__);return 0;
}
int pcd_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{pr_info(%s\n, __func__);return 0;
}/* file operations variable */
struct file_operations pcd_fops {.open pcd_open,.write pcd_write,.read pcd_read,.llseek pcd_llseek,.release pcd_release,.owner THIS_MODULE
};struct class *class_pcd;
struct device *device_pcd;static int __init pcd_driver_init(void)
{pr_info(pcd_driver_init\n);/* 1. Dynamically allocate a device number */alloc_chrdev_region(device_number, 0, 1, pcd);pr_info(Device number major:minor %d:%d\n, MAJOR(device_number), MINOR(device_number));/* 2. Initialize the cdev structure with fops */cdev_init(pcd_cdev, pcd_fops);/* 3. Register a device(cdev structure) with VFS */pcd_cdev.owner THIS_MODULE;cdev_add(pcd_cdev, device_number, 1);/* creat device class under /sys/class / */class_pcd class_create(THIS_MODULE, pcd_class);/* populate the sysfs with device information */device_pcd device_create(class_pcd, NULL, device_number, NULL, pcd);pr_info(Module init was successful\n);return 0;
}/* This is module clean-up entry point */
static void __exit pcd_driver_exit(void)
{pr_info(my hello module exit\n);device_destroy(class_pcd, device_number);class_destroy(class_pcd);cdev_del(pcd_cdev);unregister_chrdev_region(device_number, 1);pr_info(module unloaded\n);
}/* registration */
module_init(pcd_driver_init);
module_exit(pcd_driver_exit);/* This is description information about the module */
MODULE_LICENSE(GPL);
MODULE_AUTHOR(NAME);
MODULE_DESCRIPTION(A pseudo device driver);在主机上测试pcd(HOST)
使用echo 命令测试向PCD写数据 使用cat命令测试从PCD读数据 在目标板上测试pcd(TARGET)
需要在用户空间写一个应用程序测试应用来测试字符设备驱动程序。使用对应目标板的编译工具链编译.c文件成目标板上的可执行文件有没有.exe后缀都可自己知道就行。
arm-buildroot-linux-gnueabihf-gcc ./pcd_drv_test.c -o pcd_dev_test
将上面设备驱动编译出的目标板的.ko文件和我们的测试应用文件都放到目标板上。 #include sys/types.h
#include sys/stat.h
#include fcntl.h
#include unistd.h
#include stdio.h
#include string.h/** ./pcd_drv_test -w hello fpn233~* ./pcd_drv_test -r*/
int main(int argc, char **argv)
{int fd;char buf[512];int len;/* 1. 判断参数 */if (argc 2) {printf(Usage: %s -w string\n, argv[0]);printf( %s -r\n, argv[0]);return -1;}/* 2. 打开文件 */fd open(/dev/pcd, O_RDWR);if (fd -1){printf(can not open file /dev/pcd\n);return -1;}/* 3. 写文件或读文件 */if ((0 strcmp(argv[1], -w)) (argc 3)){len strlen(argv[2]) 1;len len 512 ? len : 512;write(fd, argv[2], len);}else{len read(fd, buf, 512); buf[1023] \0;printf(APP read : %s\n, buf);}close(fd);return 0;
}
