作  者：道哥，10 年嵌入式開(kāi)發(fā)老兵，專(zhuān)注于：C/C 、嵌入式、Linux。

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目錄

• 混亂的 API 函數(shù)

  
  

• 舊的 API 函數(shù)

  
  

• 新的 API 函數(shù)

  
  

• 代碼實(shí)操

  
  

• 創(chuàng)建驅(qū)動(dòng)程序源文件

  
  

• 創(chuàng)建 Makefile 文件

  
  

• 編譯、加載驅(qū)動(dòng)模塊

  
  

• 應(yīng)用程序

  
  

• 打開(kāi)、讀取、寫(xiě)入設(shè)備

  
  

• 卸載驅(qū)動(dòng)模塊

  
  

• 小結(jié)

  
  

• 自動(dòng)在 /dev 目錄下創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)

  
  

• 代碼下載

  
  

別人的經(jīng)驗(yàn)，我們的階梯！

大家好，我是道哥，今天我為大伙兒解說(shuō)的技術(shù)知識(shí)點(diǎn)是：【字符設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序】。

在上一篇文章中，討論的是Linux系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)模塊的兩種編譯方式。

我們就繼續(xù)以此為基礎(chǔ)，用保姆級(jí)的粒度一步一步操作，來(lái)討論一下字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的編寫(xiě)方法。

1. 這篇文章的實(shí)際操作部分，使用的是的 API 函數(shù);

   
   

2. 下一篇文章，再來(lái)演示新的 API 函數(shù);

   
   

混亂的 API 函數(shù)

我在剛開(kāi)始接觸Linux驅(qū)動(dòng)的時(shí)候，非常的困擾：注冊(cè)一個(gè)字符設(shè)備，怎么有這么多的 API 函數(shù)啊？

參考的每一篇文章中，使用的函數(shù)都不一樣，但是執(zhí)行結(jié)果都是符合預(yù)期的！

比如下面這幾個(gè)：

1. register_chrdev(...);

   
   

2. register_chrdev_regin(...);

   
   

3. cdev_add(...);

   
   

它們的功能都是向系統(tǒng)注冊(cè)字符設(shè)備，但是只從函數(shù)名上看，初學(xué)者誰(shuí)能分得清它們的區(qū)別？！

這也難怪，Linux系統(tǒng)經(jīng)過(guò)這么多年的發(fā)展，代碼更新是很正常的事情。

但是，我們參考的文章就沒(méi)法做到：很詳細(xì)的把文章中所描述內(nèi)容的背景介紹清楚，往往都是文章作者在自己的實(shí)際工作環(huán)境中，測(cè)試某種方法解決了自己的問(wèn)題，于是就記錄成文。

不同的文章、不同的工作上下文、不同的API函數(shù)調(diào)用，這往往就苦了我們初學(xué)者，特別是我這種有選擇障礙癥的人！

其實(shí)，上面這個(gè)幾個(gè)函數(shù)都是正確的，它們的功能都是類(lèi)似的，它們是Linux系統(tǒng)中不同階段的產(chǎn)物。

舊的 API 函數(shù)

在Linux內(nèi)核代碼2.4版本和早期的2.6版本中，注冊(cè)、卸載字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的經(jīng)典方式是：

注冊(cè)設(shè)備：

int register_chrdev(unsigned int major,const char *name,struct file_operations *fops);

參數(shù)1 major：如果為0 - 由操作系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分配一個(gè)主設(shè)備號(hào)給這個(gè)設(shè)備；如果非0 - 驅(qū)動(dòng)程序向系統(tǒng)申請(qǐng)，使用這個(gè)主設(shè)備號(hào)；

參數(shù)2 name：設(shè)備名稱(chēng)；

參數(shù)3 fops：file_operations 類(lèi)型的指針變量，用于操作設(shè)備；

如果是動(dòng)態(tài)分配，那么這個(gè)函數(shù)的返回值就是：操作系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分配給這個(gè)設(shè)備的主設(shè)備號(hào)。

這個(gè)動(dòng)態(tài)分配的設(shè)備號(hào)，我們要把它記住，因?yàn)樵谄渌腁PI函數(shù)中需要使用它。

卸載設(shè)備：

int unregister_chrdev(unsigned int major,const char *name)

參數(shù)1 major：設(shè)備的主設(shè)備號(hào)，也就是 register_chrdev() 函數(shù)的返回值(動(dòng)態(tài))，或者驅(qū)動(dòng)程序指定的設(shè)備號(hào)(靜態(tài)方式);

參數(shù)2 name：設(shè)備名稱(chēng)；

新的 API 函數(shù)

注冊(cè)設(shè)備：

int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name);
int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count,const char *name);
上面這2個(gè)注冊(cè)設(shè)備的函數(shù)，其實(shí)對(duì)應(yīng)著舊的 API 函數(shù) register_chrdev：把參數(shù) 1 表示的動(dòng)態(tài)分配、靜態(tài)分配，拆分成2個(gè)函數(shù)而已。

也就是說(shuō)：

register_chrdev_region(): 靜態(tài)注冊(cè)設(shè)備;

alloc_chrdev_region(): 動(dòng)態(tài)注冊(cè)設(shè)備;

這兩個(gè)函數(shù)的參數(shù)含義是：

register_chrdev_region參數(shù)：

參數(shù)1 from: 注冊(cè)指定的設(shè)備號(hào)，這是靜態(tài)指定的，例如：MKDEV(200, 0) 表示起始主設(shè)備號(hào) 200, 起始次設(shè)備號(hào)為 0;

參數(shù)2 count: 驅(qū)動(dòng)程序指定連續(xù)注冊(cè)的次設(shè)備號(hào)的個(gè)數(shù)，例如：起始次設(shè)備號(hào)是 0，count 為 10，表示驅(qū)動(dòng)程序?qū)?huì)使用 0 ~ 9 這 10 個(gè)次設(shè)備號(hào);

參數(shù)3 name：設(shè)備名稱(chēng);

alloc_chrdev_region參數(shù)：

參數(shù)1 dev: 動(dòng)態(tài)注冊(cè)就是系統(tǒng)來(lái)分配設(shè)備號(hào)，那么驅(qū)動(dòng)程序就要提供一個(gè)指針變量來(lái)接收系統(tǒng)分配的結(jié)果(設(shè)備號(hào));

參數(shù)2 baseminor: 驅(qū)動(dòng)程序指定此設(shè)備號(hào)的起始值;

參數(shù)3 count: 驅(qū)動(dòng)程序指定連續(xù)注冊(cè)的次設(shè)備號(hào)的個(gè)數(shù)，例如：起始次設(shè)備號(hào)是 0，count 為 10，表示驅(qū)動(dòng)程序?qū)?huì)使用 0 ~ 9 這 10 個(gè)次設(shè)備號(hào);

參數(shù)4 name：設(shè)備名稱(chēng);

補(bǔ)充一下關(guān)于設(shè)備號(hào)的內(nèi)容：

這里的結(jié)構(gòu)體dev_t，用來(lái)保存設(shè)備號(hào)，包括主設(shè)備號(hào)和次設(shè)備號(hào)。

它本質(zhì)上是一個(gè)32位的數(shù)，其中的12位用來(lái)表示主設(shè)備號(hào)，而其余20位用來(lái)表示次設(shè)備號(hào)。

系統(tǒng)中定義了3宏，來(lái)實(shí)現(xiàn)dev_t變量、主設(shè)備號(hào)、次設(shè)備號(hào)之間的轉(zhuǎn)換：

MAJOR(dev_t dev): 從  dev_t 類(lèi)型中獲取主設(shè)備號(hào);

MINOR(dev_t dev):  從 dev_t 類(lèi)型中獲取次設(shè)備號(hào);

MKDEV(int major,int minor): 把主設(shè)備號(hào)和次設(shè)備號(hào)轉(zhuǎn)換為 dev_t 類(lèi)型;

卸載設(shè)備：

void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count);

參數(shù)1 from: 注銷(xiāo)的設(shè)備號(hào);

參數(shù)2 count: 注銷(xiāo)的連續(xù)次設(shè)備號(hào)的個(gè)數(shù);

代碼實(shí)操

下面，我們就用舊的API函數(shù)，一步一步的描述字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的：編寫(xiě)、加載和卸載過(guò)程。

如何使用新的API函數(shù)來(lái)編寫(xiě)字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，下一篇文章再詳細(xì)討論。

以下所有操作的工作目錄，都是與上一篇文章相同的，即：~/tmp/linux-4.15/drivers/。

創(chuàng)建驅(qū)動(dòng)目錄和驅(qū)動(dòng)程序

$ cd linux-4.15/drivers/
$ mkdir my_driver1
$ cd my_driver1
$ touch driver1.c
driver1.c文件的內(nèi)容如下(不需要手敲，文末有代碼下載鏈接)：

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

static unsigned int major;

int driver1_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
printk("driver1_open is called. \n");
return 0;
}

ssize_t driver1_read(struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
{
printk("driver1_read is called. \n");
return 0;
}

ssize_t driver1_write (struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
{
printk("driver1_write is called. \n");
return 0;
}

static const struct file_operations driver1_ops={
.owner = THIS_MODULE,
.open = driver1_open,
.read = driver1_read,
.write = driver1_write,
};

static int __init driver1_init(void)
{
printk("driver1_init is called. \n");

major = register_chrdev(0, "driver1",