入门文章：教你学会编写Linux设备驱动

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。 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; 　　}