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  • linux 字符驱动

    1 结构体说明:
        struct cdev {
            struct kobject kobj;          // 每一个 cdev 都是一个 kobject
            struct module *owner;       // 指向实现驱动的模块
            const struct file_operations *ops;   // 操纵这个字符设备文件的方法
            struct list_head list;       // 与 cdev 相应的字符设备文件的 inode->i_devices 的链表头
            dev_t dev;                   // 起始设备编号
            unsigned int count;       // 设备范围号大小
        };
        内核中每一个字符设备都相应一个 cdev 结构的变量。


        struct file_operations {
            struct module *owner;
            loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);
            ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
            ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);
            ssize_t (*aio_read) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t);
            ssize_t (*aio_write) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t);
            int (*readdir) (struct file *, void *, filldir_t);
            unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);
            int (*ioctl) (struct inode *, struct file *, unsigned int, unsigned long);
            long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
            long (*compat_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
            int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);
            int (*open) (struct inode *, struct file *);
            int (*flush) (struct file *, fl_owner_t id);
            int (*release) (struct inode *, struct file *);
            int (*fsync) (struct file *, struct dentry *, int datasync);
            int (*aio_fsync) (struct kiocb *, int datasync);
            int (*fasync) (int, struct file *, int);
            int (*lock) (struct file *, int, struct file_lock *);
            ssize_t (*sendpage) (struct file *, struct page *, int, size_t, loff_t *, int);
            unsigned long (*get_unmapped_area)(struct file *, unsigned long, unsigned long, 
                                     unsigned   long, unsigned long);
            int (*check_flags)(int);
            int (*flock) (struct file *, int, struct file_lock *);
            ssize_t (*splice_write)(struct pipe_inode_info *, struct file *, loff_t *, size_t, 
                              unsigned int);
            ssize_t (*splice_read)(struct file *, loff_t *, struct pipe_inode_info *, size_t,
                            unsigned int);
            int (*setlease)(struct file *, long, struct file_lock **);
        };
    以下是经常使用的一些方法的介绍:
         loff_t (*llseek) (struct file * filp , loff_t  p,  int  orig);
            指针參数filp为进行读取信息的目标文件结构体指针。參数 p 为文件定位的目标偏移量(依据orig指定的位置的偏移量,这个值能够为负值)。參数orig为对文件定位的起始地址,这个值能够为文件开头(SEEK_SET,0,当前位置(SEEK_CUR,1),文件末尾(SEEK_END,2)llseek 方法用作改变文件里的当前读/写位置, 
            该方法运行成功返回新位置,返回值小于0,表示运行失败。
            这种方法相应应用程序中的seek函数。


         ssize_t (*read) (struct file * filp, char __user * buffer, size_t    size , loff_t *  p);
            指针參数 filp 为进行读取信息的目标文件,指针參数buffer 为相应放置信息的缓冲区(即用户空间内存地址),參数size为要读取的数据的长度,參数 p 为读的位置相对于文件开头的偏移。在读取信息后。这个指针一般都会移动,移动的值为要读取信息的长度值
            该方法运行成功返回实际读取的字节数。返回负值表示运行失败。
            该方法相应应用程序中的read函数。


            最后需要注意的是buffer是用户空间的地址,所以不能用memcpy进行拷贝,必需要使用copy_to_user来进行内核空间到用户空间的拷贝。示比例如以下
            copy_to_user(buffer ,ptr ,len) ; buffer为用户空间的地址,ptr为内核空间的地址,len为要拷贝的长度。
       
        ssize_t (*write) (struct file *  filp, const char __user *   buffer, size_t  count, loff_t * ppos);
            參数filp为目标文件结构体指针。buffer为要写入文件的信息缓冲区。count为要写入信息的长度,ppos为当前的偏移位置,这个值一般是用来推断写文件是否越界
            函数运行成功返回实际发送的字节数。失败返回负值。
            该方法相应应用程序中的write函数。
            同read一样buffer是用户空间的地址,所以不能直接拷贝,须要用copy_from_user来进行拷贝。示比例如以下:
            copy_from_user(ptr , buffer ,len) ; buffer为用户空间的地址,ptr为内核空间的地址,len为要拷贝的长度。


        
        unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);
            这是一个设备驱动中的轮询函数,第一个參数为file结构指针,第二个为轮询表指针.
            这个函数资源可用时返回设备资源的可获取状态,即POLLIN,POLLOUT。POLLPRI。POLLERR,POLLNVAL等宏的位“或”结果。否则返回0 。

    该函数具体的使用方法能够參考《select poll epoll使用演示样例》里面的介绍。




        int (*unlocked_ioctl) ( struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg);
            注意在2.6.36以后ioctl已经不再存在了。所以这里我们仅仅说明unlocked_ioctl。

    unlocked_ioctl和ioctl的差别在于ioctl多了一个struct inode *的參数。这个在移植老代码的时候要注意改动,否则编译只是的,unlocked_ioctl和ioctl相应的都是应用程序中的ioctl函数。对于应用,不论是unlocked_ioctl还是ioctl都是不须要改动的。
            unlocked_ioctl主要用于对硬件设备的控制。第一个參数为file结构指针。 第二个參数cmd是用户传进来的操作码,驱动依据这个数据来决定运行什么操作。

    第三个參数arg是參数,这个參数能够是一个整数。或者是一个指针。假设是指针的话。在内核空间要通过 copy_to_user或者 copy_from_user拷贝数据。
            以下具体说明下cmd。cmd由4部分组成,设备类型(幻数),方向,序号。数据大小,linux提供了以下的宏进行操作
            _IO(type,nr)  
            _IOR(type,nr,size)  
            _IOW(type,nr,size)  
            _IOWR(type,nr,size) 
            还有以下的宏能够获取一个cmd设备类型(幻数),方向,序号。数据大小
            _IOC_DIR(nr)  
            _IOC_TYPE(nr) 
            _IOC_NR(nr)  
            _IOC_SIZE(nr)
            注意:对于我们定义的mcd。最好用依据方向、数据大小等用_IO、_IOR、_IOW、_IOWR来定义,而不要直接用一个数值。比如1、2、3这些数据。
            直接定义一个常数在早期的linux不会出错,可是在3.0以后。可能会造成某些cmd根本不会运行,可是返回的还是0。

    比如我以前移植2.6.2的驱动到3.0下,结果该驱动有一个cmd定义的是2,结果之前没有问题。到3.0 应用调用ioctl返回0,没有报错,可是看串口信息,驱动中的unlocked_ioctl根本没有调用,将这个cmd用_IOR又一次定义运行就正常了,
            unlocked_ioctl运行成功返回0 ,失败返回负值。
            
        int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);
            mmap 用来请求将设备内存映射到进程的地址空间.这个函数相应的是应用程序中的mmap.
            函数运行成功返回0,失败返回负值。


            以下是演示样例代码:
        static int test_mmap( struct file *filp ,struct vm_area_struct *vma)
        {
                    unsigned long size ;


                    size = vma->vm_end-vma->vm_start;
                    //这里的MAX_SIZE 是我们分配的用于映射的内存的大小,是我们在驱动中定义的
                    //vm_pgoff是页偏移。也就是说假设应用中设置的偏移是4096(linux一页时4096字节) 那么驱动中vm_pgoff就是1,假设应用中是8192 那么驱动相应的就是2。


                    if( (vma->vm_pgoff<<PAGE_SHIFT)+size > MAX_SIZE )
                    {
                            return -EAGAIN;
                    }
                    /*标记这段虚拟内存映射为IO区域,并阻止系统将该区域包括在进程的存放转存中*/ 
                    vma->vm_flags|=VM_IO;
                    /*标记这段区域不能被换出*/
                    vma->vm_flags|=VM_RESERVED;
     
                    if(remap_pfn_range(vma,vma->vm_start,(virt_to_phys(ptr_mem)>>PAGE_SHIFT)+vma->vm_pgoff,size,vma->vm_page_prot))
                            return -EAGAIN;
                    return 0;
        }
        另外我们须要注意的是mmap映射的地址是按页对齐的,也就是低12位的地址要为0。

    我们能够通过alloc_pages来分配内存用于映射。示比例如以下:
            struct page *page;
            page = alloc_pages(GFP_KERNEL,1);//alloc_pages的第二个參数是分配的页数,为2的n次方页。
            //比如 为0 表示分配1页(4096),为1表示分配两页(8192),为2表示分配4页
            if(page==NULL)
            {
                    printk(KERN_ERR"alloc_pages return error ");
                    ptr_mem=NULL;
            }
            else
            {
                    ptr_mem= page_address(page); 
                    if(ptr_mem==NULL)
                    {
                            printk(KERN_ERR"page_address return error ");
                            free_pages((unsigned long)page, 1);
                    }
            }        
            驱动卸载的时候调用
            if(ptr_mem)
            {
                free_pages(ptr_mem, 1);
            }
            释放分配的页。
            
            在应用中我们调用mmap函数获取映射地址的指针。
            mmap声明例如以下:
            void * mmap(void *addr,size_t length,int prot, int flags,int fd,off_t offset);
            该函数运行成功返回一个指针,应用能够直接对这个指针进行操作。就能够操作驱动中映射的内存了。
            參数说明例如以下:
            void *addr 是程序猿所希望的虚拟地址作为起始映射地址,通常为NULL。内核自己主动分配。
                    size_t length当然是指须要映射的区域大小。
                    int flags是指对这段区域的保护方式。

    详细的能够參看内核源代码的linux/mm.h。

    经常使用的是PROT_EXEC,PROT_READ,PROT_WRITE,PROT_NONE。
                    int flags主要是指对这段区域的映射方式,主要分为两种方式MAP_SHARE,MAP_PRIVATE.当中的MAP_SHARE是指对映射区域的写操作会更新到文件里,这样就相当于直接操作文件。

    而MAP_PRIVATE通常採用一种称为"写时保护的机制"实现映射,对映射区的写操作不会更新到文件里,实现方法是将须要被写操作的页拷贝到又一次分配的新页中,然后再对新的页进行写操作。原来的映射并没有改变,可是读操作并不会又一次分配物理内存空间。

    详细的參考深入理解计算机系统。
                    int fd是指将被映射的文件描写叙述符。映射须要保证文件描写叙述符的正确性。
                    off_t offset是指从文件的详细位置開始映射。通常情况下能够设置为0,即从开头映射。

    这里需要注意的是这个偏移必需要页对齐的。就是说必须是4096的倍数,否则mmap将失败。这个相应的就是驱动中的vm_pgoff。
    以下是应用调用的样例:
            fd1= open("/dev/filename", O_RDWR  );
            mmap_ptr = (unsigned char *)mmap(0, 4096, PROT_READ |PROT_WRITE , MAP_SHARED , fd1, 0);
            mmap_ptr2 = (unsigned char *)mmap(0, 4096, PROT_READ |PROT_WRITE , MAP_SHARED , fd1, 8192);
            。

    。。。。

    。。
            munmap(mmap_ptr ,4096);
            munmap(mmap_ptr2 ,4096);


        int (*open) (struct inode * inode , struct file *  filp ) ;
            inode 为文件节点,这个节点仅仅有一个,不管用户打开多少个文件,都仅仅是相应着一个inode结构。
            可是filp就不同。仅仅要打开一个文件。就相应着一个file结构体,file结构体通经常使用来追踪文件在执行时的状态信息,所以我们一般会在open中分配针对该设备的将结构。然后将这个结构的地址赋值给struct file的private_data。这样在read、write等其它的方法中就能够使用这个分配的结构了。
            虽然这经常是对设备文件进行的第一个操作, 不要求驱动声明一个相应的方法. 假设这个项是 NULL, 设备打开一直成功, 可是你的驱动不会得到通知.


        int (*release) (struct inode *, struct file *);
            release ()函数当最后一个打开设备的用户进程运行close()系统调用的时候。内核将调用驱动程序release()函数.release函数的主要任务是清理未结束的输入输出操作,释放资源,用户自己定义排他标志的复位等。在文件结构被释放时引用这个操作. 如同 open, release 能够为 NULL.


        struct file {
                    /*
                    * fu_list becomes invalid after file_free is called and queued via
                    * fu_rcuhead for RCU freeing
                    */
                    union {
                    struct list_headfu_list;
                    struct rcu_head 
                    fu_rcuhead;
                    } f_u;
                    struct path  f_path;
                    #define f_dentry f_path.dentry
                    #define f_vfsmnt f_path.mnt
                    const struct file_operations*f_op;
                    
                    /*
                    * Protects f_ep_links, f_flags, f_pos vs i_size in lseek SEEK_CUR.
                    * Must not be taken from IRQ context.
                    */
                    spinlock_t  f_lock;
                    #ifdef CONFIG_SMP
                    int f_sb_list_cpu;
                    #endif
                    atomic_long_t  f_count;
                    unsigned int f_flags;
                    fmode_t  f_mode;
                    loff_t  f_pos;
                    struct fown_structf_owner;
                    const struct cred*f_cred;
                    struct file_ra_statef_ra;
                    
                    u64 f_version;
                    #ifdef CONFIG_SECURITY
                    void *f_security;
                    #endif
                    /* needed for tty driver, and maybe others */
                    void *private_data;
                    
                    #ifdef CONFIG_EPOLL
                    /* Used by fs/eventpoll.c to link all the hooks to this file */
                    struct list_headf_ep_links;
                    struct list_headf_tfile_llink;
                    #endif /* #ifdef CONFIG_EPOLL */
                    struct address_space*f_mapping;
                    #ifdef CONFIG_DEBUG_WRITECOUNT
                    unsigned long f_mnt_write_state;
                    #endif
        };
        这个结构体代表一个打开的文件。系统中的每一个打开的文件在内核空间都有一个关联的struct file。它由内核在打开文件时创建。并传递给在文件上进行操作的不论什么函数。
        以下介绍下我们须要关注的成员变量
        unsigned int  f_flags; 当打开文件时指定的标志,相应系统调用open的int flags參数。驱动程序为了支持非堵塞型操作须要检查这个标志。
        mode_t  f_mode; 对文件的读写模式,相应系统调用open的mod_t mode參数。假设驱动程序须要这个值,能够直接读取这个字段。
        void  *private_data;指向私有数据的指针。用户在open的时候能够创建自己的数据结构。用这个指针保存地址,在对设备操作的时候使用这个结构。


        struct inode {
                    umode_t  i_mode;
                    unsigned shorti_opflags;
                    uid_t i_uid;
                    gid_t i_gid;
                    unsigned int  i_flags;
                    
                    #ifdef CONFIG_FS_POSIX_ACL
                    struct posix_acl*i_acl;
                    struct posix_acl*i_default_acl;
                    #endif
                    
                    const struct inode_operations*i_op;
                    struct super_block*i_sb;
                    struct address_space*i_mapping;
                    
                    #ifdef CONFIG_SECURITY
                    void *i_security;
                    #endif
                    
                    
                    /* Stat data, not accessed from path walking */
                    unsigned long  i_ino;
                    /*
                    * Filesystems may only read i_nlink directly.  They shall use the
                    * following functions for modification:
                    *
                    *    (set|clear|inc|drop)_nlink
                    *    inode_(inc|dec)_link_count
                    */
                    union {
                            const unsigned int i_nlink;
                            unsigned int __i_nlink;
                    };
                    dev_t i_rdev;
                    struct timespeci_atime;
                    struct timespeci_mtime;
                    struct timespeci_ctime;
                    spinlock_t  i_lock; /* i_blocks, i_bytes, maybe i_size */
                    unsigned short          i_bytes;
                    blkcnt_t  i_blocks;
                    loff_t  i_size;
                    
                    #ifdef __NEED_I_SIZE_ORDERED
                    seqcount_t  i_size_seqcount;
                    #endif
                    
                    /* Misc */
                    unsigned long  i_state;
                    struct mutex  i_mutex;
                    
                    unsigned long  dirtied_when; /* jiffies of first dirtying */
                    
                    struct hlist_nodei_hash;
                    struct list_headi_wb_list;
                    /* backing dev IO list */
                    struct list_headi_lru;
                    /* inode LRU list */
                    struct list_headi_sb_list;
                    union {
                            struct list_headi_dentry;
                            struct rcu_headi_rcu;
                    };
                    atomic_t  i_count;
                    unsigned int  i_blkbits;
                    u64 i_version;
                    atomic_t  i_dio_count;
                    atomic_t  i_writecount;
                    const struct file_operations*i_fop;
                    /* former ->i_op->default_file_ops */
                    struct file_lock*i_flock;
                    struct address_spacei_data;
                    #ifdef CONFIG_QUOTA
                    struct dquot  *i_dquot[MAXQUOTAS];
                    #endif
                    struct list_headi_devices;
                    union {
                            struct pipe_inode_info*i_pipe;
                            struct block_device*i_bdev;
                            struct cdev  *i_cdev;
                    };
                    
                    __u32 i_generation;
                    
                    #ifdef CONFIG_FSNOTIFY
                    __u32 i_fsnotify_mask; /* all events this inode cares about */
                    struct hlist_headi_fsnotify_marks;
                    #endif
                    
                    
                    #ifdef CONFIG_IMA
                    atomic_t  i_readcount; /* struct files open RO */
                    #endif
                    void *i_private; /* fs or device private pointer */
        };
        每个设备文件相应一个inode 。struct inode 和struct file 的差别在于,比如我有一个设备/dev/mytest,那么这个/dev/mytest就相应一个struct inode,而我每次打开/dev/mytest(能够同一时候打开多次)。都会分配一个struct file。也就是一个设备文件仅仅相应一个struct inode(同一时候打开多次。也仅仅有一个),而假设这个设备文件被打开多次。那么就相应多个struct file。
        以下是我们须要关注的成员:
        dev_t i_rdev;该设备文件相应的设备号。
        struct cdev *i_cdev;该设备的cdev结构的指针。


    2 相关的函数:
        int alloc_chrdev_region(dev_t *dev,unsigned int firstminor,unsigned int count,char *name);
        该函数的功能是动态分配一个设备号,通过dev带回。
        參数说明:dev是用来带回动态分配的设备号
                firstminor第一个次设备号,通常设置为0
                count 要分配的设备数
                name 分配的设备号相应的名字,这个名字我们能够在/proc/devices里面看到。能够用cat /proc/devices查看
        返回值: 0运行成功 小于0 失败。




        int register_chrdev_region(dev_t first, unsigned int count, char *name);
        该函数的功能是注冊一个(或者一组)已经定义的设备号。


        參数说明:first 是要分配的起始设备编号.first 的次编号部分经常是 0。


               count 是请求的连续设备编号的总数
               name 注冊的设备号相应的名字,这个名字我们能够在/proc/devices里面看到。能够用cat /proc/devices查看
        返回值: 0运行成功 小于0 失败。
        以上这两个函数功能类似,都是注冊一个或者一组设备号,可是不同的是alloc_chrdev_region是动态分配的。系统会自己主动在没有分配的主设备号中找一个可用的来分配。

    而register_chrdev_region是用户自定义一个主设备号,来注冊的。调用这个函数我们必需要确保我们定义的设备号没有被使用,否则这个函数会失败。为了避免冲突和便于移植到其它平台,建议最好使用alloc_chrdev_region动态分配一个设备号。


        void unregister_chrdev_region(dev_t first, unsigned int count);
        该函数的功能是释放注冊的设备号
        參数说明:first为第一个设备号 。
                  count为申请释放的设备数量


        设备号操作的相关的宏:
        MKDEV(ma,mi) 该宏的功能是依据主设备号和次设备号得到一个设备号。

    ma为主设备号 ,mi为次设备号
        MAJOR(dev)   该宏的功能是获取主设备号 。dev为设备号
        MINOR(dev)   该宏的功能为获取次设备号。參数dev是设备号




        void cdev_init(struct cdev *cdev, const struct file_operations *fops);
        函数的功能是初始化一个cdev的结构。
        參数说明:struct cdev *cdev 已经定义的cdev结构的指针 ,
                  const struct file_operations *fops 已经定义的file_operations 的结构的指针,该结构定义了设备文件的一系列操作。


        演示样例代码例如以下:
        struct cdev my_cdev;
        cdev_init(&my_cdev, &fops);
        my_cdev.owner = THIS_MODULE;


        struct cdev *cdev_alloc(void);
        函数的功能和cdev_init类似。可是这个函数是动态分配的一个struct cdev的结构。
        返回值:分配成功返回struct cdev的结构的地址失败返回NULL。


        演示样例代码例如以下:
        struct cdev *my_cdev = cdev_alloc();
        if(my_cdev)
        {
            my_cdev->ops = &fops;
            my_cdev->owner = THIS_MODULE;
        }


        int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count);
        函数的功能是将字符设备驱动程序注冊到系统中。


        參数说明:struct cdev *p; 将要增加系统的cdev ,p是之前调用cdev_init或者cdev_alloc初始化好的。
         dev_t dev;已经注冊的设备号。这个是通过alloc_chrdev_region或者register_chrdev_region注冊的设备号。
                  unsinged int count;要注冊的设备的数目。


        返回值:运行成功返回0,失败返回负值




        void cdev_del(struct cdev *p);
        函数功能是释放之前注冊的cdev。
        函数參数:struct cdev *p,之前用cdev_add注冊的cdev的指针。


        struct class *class_create(struct module *owner, const char *name);
        函数功能是分配一个struct class的结构。
        參数说明:struct module *owner 指向模块owner的指针。通常设置为THIS_MODULE
                  const char *name class的名字,这个名字能够在/sys/class/看到。系统将在/sys/class/下创建參数name指定的文件夹。
        返回值:运行成功返回struct class的地址,失败返回NULL。
        说明:实际上class_create不是一个函数而是一个宏,
        #define class_create(owner, name)
        ({
                    static struct lock_class_key __key;
                    __class_create(owner, name, &__key);
        })
        只是对于我们在实际调用中,能够不须要关注的。


        void class_destroy(struct class *cls);
        函数功能是注销一个class。
        參数 cls就是我们之前用class_create分配的一个struct class的指针。
        这个函数和class_create成对使用的。


        int class_register(struct class *cls);
        函数功能和class_create类似,也是注冊一个class,实际上class_create内部也会调用__class_register。不同的是这个函数的參数是已经分配好的结构。
        參数cls是struct class的指针
        返回值运行成功返回0。失败返回负值。


        实际上这个也是一个宏
        #define class_register(class)
        ({
                    static struct lock_class_key __key;
                    __class_register(class, &__key);
        } )
        以下是class_register的演示样例代码:
        struct class  my_class;
        my_class->name = "myclass";
        my_class->owner = THIS_MODULE;   
        my_class->class_release = class_create_release;
        // 将class注冊到内核中,同一时候会在/sys/class/下创建class相应的节点
        int retval = class_register(my_class);


        void class_unregister(struct class *cls);
        注销一个class。这个函数和class_register成对使用。


        struct device *device_create(struct class *cls, struct device *parent, dev_t devt, void * drvdata, const char *fmt, ...);
        函数功能是用于动态的建立逻辑设备,并对新的逻辑设备类进行相应初始化。将其与函数的第一个參数所代表的逻辑类关联起来。然后将此逻辑设备加到linux内核系统的设备驱动程序模型中。

    函数可以自己主动在/sys/devices/virtual文件夹下创建新的逻辑设备文件夹。在/dev文件夹下创建于逻辑类相应的设备文件。
        參数说明:cls struct class 指针。必须在本函数调用之前先被调用class_register或者class_create注冊的。


                  parent 该设备的父设备的指针。假设没有就设置为NULL
                  devt   该设备的设备号
         drvdata 传递给该设备的私有数据的指针,假设没有就直接用NULL
                  fmt     设备名称,就是在dev文件夹下显示的设备名


        void device_destroy(struct class *cls, dev_t devt);
        函数功能:用于从linux内核系统设备驱动程序模型中移除一个设备,并删除/sys/devices/virtual文件夹下相应的设备文件夹及/dev/文件夹下相应的设备文件
        參数说明:cls struct class 指针
                  devt 设备号


    3 以下是演示样例代码:


    在头文件里定义
    #define SET1 _IOR('O', 1, int)
    #define SET2 _IOR('O', 2, int)
    #define SET3 _IOR('O', 3, int)


    在C代码中
    #define TEST_DEV_NAME "mytest"
    #define MAX_DEV  3
    typedef struct 
    {
            dev_t    test_dev;
            struct   cdev test_cdev;
            struct   class *test_class;
     
    }test_DEV_struct;


    typedef struct
    {
            char info[100];
            int offset;
    }test_data;
     
    static ssize_t test_write(struct file *filp, const char __user *data,size_t len, loff_t *ppos)
    {
            test_data * ptr = filp->private_data;
            if(copy_from_user(ptr->info  ,data ,len) == 0 )
            {
                    ptr->offset=0;
                    return len;
            }
            else
            {
                    return 0;
            }
    }


    static ssize_t test_read(struct file *filp, char __user *data, size_t len, loff_t *ppos)
    {
            test_data * ptr = filp->private_data;
            
            int length =strlen( ptr->info);
            if(length<=ptr->offset)
            {
                    return 0;
            }
            if(ptr->offset+len>length)
            {
                    len = length-ptr->offset;
            }
             
            copy_to_user(data ,ptr->info+ptr->offset ,len+1) ;
            ptr->offset += len;
            
            return len;
    }
    static loff_t test_seek(struct file *filp, loff_t pos , int mod)
    {
            return 0;
    }
    static int test_open (struct inode *inode, struct file *filp) 
    {
            static int count = 0;
            dev_t dev = inode->i_rdev;
            filp->f_pos = 16;
            test_data * ptr=kmalloc(sizeof(test_data), GFP_KERNEL);
            sprintf(ptr->info ,"NO %d called major=0x%x minor=0x%x",count,MAJOR(dev),MINOR(dev));
            ptr->offset = 0;
            count++;
            filp->private_data = ptr;//注意这里的filp每一个打开的设备(同一个设备代开多次)都会有一个独立的private_data
            return 0;
    }
    static int test_release (struct inode *inode, struct file *filp)
    {
            kfree( filp->private_data ); 
            return 0;
    }
    static long test_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg)
    {
            test_data * ptr = filp->private_data;
            char * p = (char*)arg;
            char buf[100];
            if(copy_from_user(buf ,p ,100) == 0 )
            {
            }
            else
            {
                    printk(KERN_ERR"copy arg error ");
                    return -1;
            }
            switch(cmd)
            {
                    case SET1:
                            sprintf(ptr->info ,"%s cmd=%d",buf,cmd);
                            break;
                    case SET2:
                            sprintf(ptr->info ,"%s cmd=%d",buf,cmd);
                            break;
                    case SET3:
                            sprintf(ptr->info ,"%s cmd=%d",buf,cmd);
                            break;
            }
            ptr->offset = 0;
            return 0;
    }
    struct file_operations test_fops =
    {
            .owner  = THIS_MODULE,
            .open = test_open,
            .release  = test_release,
            .read       = test_read, 
            .write      = test_write,
            .llseek     = test_seek,
            .unlocked_ioctl = test_ioctl, 
    };
    test_DEV_struct *test_dev; 
    static int __init test_init(void)
    {
            int err = -ENOMEM;
            int ret;
            int i;
            int major;
            
            test_dev = kmalloc(sizeof( test_DEV_struct), GFP_KERNEL);
            if(test_dev == NULL)
                    return -ENOMEM;
              
            // alloc_chrdev_regionclass_createdevice_create这三个函数中指定的名字,能够是不一样的。也不影响驱动的运行
            ret = alloc_chrdev_region(&(test_dev->test_dev), 0, MAX_DEV, TEST_DEV_NAME);
            if( ret<0 )
            {
                    goto fail1 ;
            }
            major = MAJOR(test_dev->test_dev); 
            memset(&(test_dev->test_cdev), 0, sizeof(struct   cdev));
             
            cdev_init(&(test_dev->test_cdev), &test_fops);
            
            ret = cdev_add(&(test_dev->test_cdev), test_dev->test_dev, MAX_DEV );
            if(ret<0)
            {
                    goto fail2;
            } 
            test_dev->test_class = class_create(THIS_MODULE, TEST_DEV_NAME);
            
            for(i=0;i<MAX_DEV;i++)
            {
                device_create(test_dev->test_class, NULL, MKDEV(major ,i), NULL, "%s%d",TEST_DEV_NAME,i);
            }
            printk("test driver is successfully loaded ");
            return 0;
    fail2:
            unregister_chrdev_region(test_dev->test_dev, MAX_DEV);
     
    fail1:  
            kfree(test_dev);
            return err; 
    }
    static void __exit test_exit(void)
    {
            int i;
            //这里要注意注销的顺序。假设先注销了class在调用device_destroy,会造成异常
            for(i=0;i<MAX_DEV;i++)
            {
                    device_destroy(test_dev->test_class, test_dev->test_dev+i);
            } 
            cdev_del(&(test_dev->test_cdev));
            unregister_chrdev_region(test_dev->test_dev, MAX_DEV);
            class_destroy( test_dev->test_class ); 
            
            kfree(test_dev);  
    }
    module_init(test_init);
    module_exit(test_exit);


    MODULE_AUTHOR("xxx Inc.");
    MODULE_DESCRIPTION("testfor application");
    //MODULE_LICENSE是定义模块许可的,这个一定不能漏掉。否则在载入模块的时候可能会出错。造成模块无法载入。
    MODULE_LICENSE("GPL");




    执行上面个的代码,我们就能够在/dev文件夹下看到mytest0 、mytest1 、mytest2三个设备节点了。在应用中就能够通过open close read write 对这些设备进行操作了。


    可能大家另一个疑问,对于这个驱动,我们相应了三个设备,那么在open的时候我们怎么知道打开的究竟是mytest0 还是mytest1 或者mytest2呢?


    这个问题我们能够通过inode->i_rdev来区分了,inode->i_rdev就是设备的设备号,我们创建的三个设备的次设备号各自是0、1、2。所以我们仅仅要读一下次设备号就知道相应的设备了。

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