基于i.MX6ULL的新字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)模板

這個(gè)系列好久沒寫了，本來(lái)寫了一千來(lái)字的，后來(lái)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(gè)寫法，從整體到局部的反向?qū)W習(xí)，畢竟本人也是初學(xué)者，適當(dāng)根據(jù)實(shí)際切換學(xué)習(xí)方法很重要！

|照蘆花飄

對(duì)于新學(xué)的知識(shí)啥也不懂，先復(fù)制過來(lái)試著跑起來(lái)看看效果！

1、復(fù)制一份上次字符驅(qū)動(dòng)的文件，然后使用VSCode打開，把原子公開資料中的.vscode文件夾復(fù)制過來(lái)！

2、修改一下.vscode中的json文件！

3、編寫驅(qū)動(dòng)代碼和應(yīng)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(shè)備號(hào)個(gè)數(shù) */
#define CHRDEVBASE_NAME   "chrdevbase"  /* 名字 */


/* chrdevbase 設(shè)備結(jié)構(gòu)體 */
struct newchr_dev{
  dev_t devid;       /* 設(shè)備號(hào) */
  struct cdev cdev;     /* cdev */
  struct class *class;   /* 類 */
  struct device *device;   /* 設(shè)備 */
  int major;         /* 主設(shè)備號(hào) */
  int minor;         /* 次設(shè)備號(hào) */
};


struct newchr_dev chrdevbase;/* 自定義字符設(shè)備 */


/*
 * @description    : 打開設(shè)備
 * @param - inode   : 傳遞給驅(qū)動(dòng)的inode
 * @param - filp   : 設(shè)備文件，file結(jié)構(gòu)體有個(gè)叫做private_data的成員變量
 *             一般在open的時(shí)候?qū)rivate_data指向設(shè)備結(jié)構(gòu)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(shè)置私有數(shù)據(jù) */
  return 0;
}


/*
 * @description    : 從設(shè)備讀取數(shù)據(jù) 
 * @param - filp   : 要打開的設(shè)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(zhǎng)度
 * @param - offt   : 相對(duì)于文件首地址的偏移
 * @return       : 讀取的字節(jié)數(shù)，如果為負(fù)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(shè)備寫數(shù)據(jù) 
 * @param - filp   : 設(shè)備文件，表示打開的文件描述符
 * @param - buf   : 要寫給設(shè)備寫入的數(shù)據(jù)
 * @param - cnt   : 要寫入的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度
 * @param - offt   : 相對(duì)于文件首地址的偏移
 * @return       : 寫入的字節(jié)數(shù)，如果為負(fù)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(guān)閉/釋放設(shè)備
 * @param - filp   : 要關(guān)閉的設(shè)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(shè)備操作函數(shù)結(jié)構(gòu)體
 */
static struct file_operations chrdevbase_fops = {
  .owner = THIS_MODULE,  
  .open = chrdevbase_open,
  .read = chrdevbase_read,
  .write = chrdevbase_write,
  .release = chrdevbase_release,
};


/*
 * @description  : 驅(qū)動(dòng)入口函數(shù) 
 * @param     : 無(wú)
 * @return     : 0 成功;其他 失敗
 */
static int __init chrdevbase_init(void)
{
  /* 注冊(cè)字符設(shè)備驅(qū)動(dòng) */
  /* 1、創(chuàng)建設(shè)備號(hào) */
  if (chrdevbase.major) { /* 定義了設(shè)備號(hào) */
    chrdevbase.devid = MKDEV(chrdevbase.major, 0);
    register_chrdev_region(chrdevbase.devid, CHRDEVBASE_CNT, CHRDEVBASE_NAME);
  } else { /* 沒有定義設(shè)備號(hào) */
    alloc_chrdev_region(&chrdevbase.devid, 0, CHRDEVBASE_CNT,CHRDEVBASE_NAME); /* 申請(qǐng)?jiān)O(shè)備號(hào) */
    chrdevbase.major = MAJOR(chrdevbase.devid); /* 獲取主設(shè)備號(hào) */
    chrdevbase.minor = MINOR(chrdevbase.devid); /* 獲取次設(shè)備號(hào) */
  }
  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(gè) 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(shè)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(qū)動(dòng)出口函數(shù)
 * @param     : 無(wú)
 * @return     : 無(wú)
 */
static void __exit chrdevbase_exit(void)
{
  /* 注銷字符設(shè)備 */
  cdev_del(&chrdevbase.cdev);/* 刪除 cdev */
  unregister_chrdev_region(chrdevbase.devid, CHRDEVBASE_CNT);/* 注銷設(shè)備號(hào) */


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


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


/* 
 * 將上面兩個(gè)函數(shù)指定為驅(qū)動(dòng)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(gè)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(qū)動(dòng)文件 */
  fd  = open(filename, O_RDWR);
  if(fd < 0){
    printf("[APP]Can't open file %s
", filename);
    return -1;
  }


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


  return 0;
}

4、編譯驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用！

//編譯驅(qū)動(dòng)
make
// 編譯應(yīng)用
arm-linux-gnueabihf-gcc chrdevbaseApp.c -o chrdevbaseApp

5、把編譯后的文件復(fù)制到根文件中！

6、加載驅(qū)動(dòng)！

// 加載驅(qū)動(dòng)
insmod chrdevbase.ko

7、測(cè)試驅(qū)動(dòng)！

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

| 細(xì)節(jié)剖析

新字符驅(qū)動(dòng)和舊字符驅(qū)動(dòng)最大的區(qū)別不知道各位有沒看出來(lái)，就是不用創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)文件和指定設(shè)備號(hào)，通過系統(tǒng)自動(dòng)分配就不容易發(fā)生沖突，所以學(xué)習(xí)新字符驅(qū)動(dòng)的第一步先看創(chuàng)建設(shè)備號(hào)的方式：

相關(guān)函數(shù)API：

// 如果沒有指定設(shè)備號(hào)的話就使用如下函數(shù)來(lái)申請(qǐng)?jiān)O(shè)備號(hào)：
int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count, const char *name)
// 如果給定了設(shè)備的主設(shè)備號(hào)和次設(shè)備號(hào)就使用如下所示函數(shù)來(lái)注冊(cè)設(shè)備號(hào)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(qǐng)的設(shè)備號(hào)，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(qǐng)的起始設(shè)備號(hào)，也就是給定的設(shè)備號(hào)；參數(shù) count 是要申請(qǐng)的數(shù)量，一般都是一個(gè)；參數(shù) name 是設(shè)備名字。

第二步再看字符設(shè)備結(jié)構(gòu)

在 Linux 中使用 cdev 結(jié)構(gòu)體表示一個(gè)字符設(shè)備，cdev 結(jié)構(gòu)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(gè)重要的成員變量：ops 和 dev，這兩個(gè)就是字符設(shè)備文件操作函數(shù)集合file_operations 以及設(shè)備號(hào) dev_t。編寫字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)之前需要定義一個(gè) cdev 結(jié)構(gòu)體變量，這個(gè)變量就表示一個(gè)字符設(shè)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(duì)其進(jìn)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(jié)構(gòu)體變量，參數(shù) fops 就是字符設(shè)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(shè)備(cdev 結(jié)構(gòu)體變量)，首先使用 cdev_init 函數(shù)完成對(duì) cdev 結(jié)構(gòu)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(gè)字符設(shè)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(shè)備(cdev 結(jié)構(gòu)體變量)，參數(shù) dev 就是設(shè)備所使用的設(shè)備號(hào)，參數(shù) count 是要添加的設(shè)備數(shù)量。

卸載驅(qū)動(dòng)的時(shí)候一定要使用 cdev_del 函數(shù)從 Linux 內(nèi)核中刪除相應(yīng)的字符設(shè)備，cdev_del函數(shù)原型如下：

void cdev_del(struct cdev *p)

參數(shù) p 就是要?jiǎng)h除的字符設(shè)備。 mdev 機(jī)制

在Linux下通過udev來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備文件的自動(dòng)創(chuàng)建與刪除。使用busybox構(gòu)建根文件系統(tǒng)的時(shí)候，busybox會(huì)創(chuàng)建一個(gè)udev的簡(jiǎn)化版本mdev。


所以，在嵌入式開發(fā)中使用mdev來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備節(jié)點(diǎn)文件的自動(dòng)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(yǔ)句：


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

第三步看類

自動(dòng)創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)的工作是在驅(qū)動(dòng)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(dòng)創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)相關(guān)代碼。首先要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè) class 類，class 是個(gè)結(jié)構(gòu)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(gè)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(gè)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(gè)指向結(jié)構(gòu)體 class 的指針，也就是創(chuàng)建的類。 卸載驅(qū)動(dòng)程序的時(shí)候需要?jiǎng)h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?jiǎng)h除的類。 第四步看創(chuàng)建設(shè)備

節(jié)創(chuàng)建好類以后還不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)，還需要在這個(gè)類下創(chuàng)建一個(gè)設(shè)備。使用 device_create 函數(shù)在類下面創(chuàng)建設(shè)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(gè)可變參數(shù)函數(shù)，參數(shù) class 就是設(shè)備要?jiǎng)?chuàng)建哪個(gè)類下面；參數(shù) parent 是父設(shè)備，一般為 NULL，也就是沒有父設(shè)備；參數(shù) devt 是設(shè)備號(hào)；參數(shù) drvdata 是設(shè)備可能會(huì)使用的一些數(shù)據(jù)，一般為 NULL；參數(shù) fmt 是設(shè)備名字，如果設(shè)置 fmt=xxx 的話，就會(huì)生成/dev/xxx這個(gè)設(shè)備文件。返回值就是創(chuàng)建好的設(shè)備。 卸載驅(qū)動(dòng)的時(shí)候需要?jiǎng)h除掉創(chuàng)建的設(shè)備，設(shè)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?jiǎng)h除的設(shè)備所處的類，參數(shù) devt 是要?jiǎng)h除的設(shè)備號(hào)。 第五步看注銷

初始化的時(shí)候創(chuàng)建了啥，注銷設(shè)備的時(shí)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(shuí)便顛倒順序！ | 特別說(shuō)明 每個(gè)硬件設(shè)備都有一些屬性，比如主設(shè)備號(hào)(dev_t)，類(class)、設(shè)備(device)、開關(guān)狀態(tài)(state)等等，在編寫驅(qū)動(dòng)的時(shí)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(shí)候就可以設(shè)置文件私有數(shù)據(jù)！