Linux驱动入门

Linux驱动入门
作者：齐波 更新时间：2005-04-14
内核版本: 2.4.22 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<linux/kernel.h>, <linux/fs.h>, <linux/sche.h>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 <linux/config.h> #include <linux/module.h> MODULE_LICENSE("GPL"); #ifdef CONFIG_SMP #define __SMP__ #endif /* 结束例行公事 */ #include <linux/kernel.h> /* 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 <linux/config.h> #include <linux/module.h> #ifdef CONFIG_SMP #define __SMP__ #endif MODULE_LICENSE("GPL"); /* 结束例行公事 */ #include <asm/uaccess.h> /* copy_to_user(), copy_from_user */ #include <linux/fs.h> /* struct file_operations, register_chrdev(), ... */ #include <linux/kernel.h> /* printk()在这个文件里 */ #include <linux/sched.h> /* 和任务调度有关 */ #include <linux/types.h> /* 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。 * 如果对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; }