嵌入式底层驱动开发笔记2

字符设备驱动开发代码备注

#include <linux/module.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/system.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <linux/device.h> /* device_create()*/

#include "memdev.h"

static int mem_major = MEMDEV_MAJOR;

module_param(mem_major, int, S_IRUGO);

struct mem_dev *mem_devp; /*设备结构体指针*/

struct cdev cdev; 

/*文件打开函数*/
int mem_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
    struct mem_dev *dev;
    
    /*获取次设备号*/
    int num = MINOR(inode->i_rdev);

    if (num >= MEMDEV_NR_DEVS) 
            return -ENODEV;
    dev = &mem_devp[num];
    
    /*将设备描述结构指针赋值给文件私有数据指针*/
    filp->private_data = dev;
    
    return 0; 
}

/*文件释放函数*/
int mem_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
  return 0;
}

/*读函数*/
static ssize_t mem_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
{
  unsigned long p =  *ppos;//p为当前读写位置
  unsigned int count = size;//一次读取的大小
  int ret = 0;
  struct mem_dev *dev = filp->private_data; /*获得设备结构体指针*/

  /*判断读位置是否有效*/
  if (p >= MEMDEV_SIZE)//是否超出读取获围
    return 0;
  if (count > MEMDEV_SIZE - p)//如果count大于可读取的范围
    count = MEMDEV_SIZE - p;// 缩小读取范围。


  /*读数据到用户空间*/
  if (copy_to_user(buf, (void*)(dev->data + p), count))//返回buf,读取位置，读取数量
  {
    ret =  - EFAULT;
  }
  else
  {
    *ppos += count;//将文件当前位置向后移
    ret = count;//返回实际读取字节数
    
    printk(KERN_INFO "read %d bytes(s) from %d\n", count, p);
  }

  return ret;//返回实际读取字节数，判断读取是否成功
}

/*写函数*/
static ssize_t mem_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
{
  unsigned long p =  *ppos;//p为当前读写位置
  unsigned int count = size;//一次读取的大小
  int ret = 0;
  struct mem_dev *dev = filp->private_data; /*获得设备结构体指针*/
  
  /*分析和获取有效的写长度*/
  if (p >= MEMDEV_SIZE)//如果超出读取获围，返回0.
    return 0;
  if (count > MEMDEV_SIZE - p)//如果count大于可读取的范围
    count = MEMDEV_SIZE - p;// 缩小读取范围。
    
  /*从用户空间写入数据*/
  if (copy_from_user(dev->data + p, buf, count))
    ret =  - EFAULT;
  else
  {
    *ppos += count;//将文件当前位置向后移
    ret = count;//返回实际读取字节数
    
    printk(KERN_INFO "written %d bytes(s) from %d\n", count, p);
  }

  return ret;
}

/* seek文件定位函数 */
static loff_t mem_llseek(struct file *filp, loff_t offset, int whence)//作改变文件中的当前读/写位置, 并且新位置作为(正的)返回值在测试程序中要重新定位文件位置，whence这里被设置为 SEEK_SET
{ 
    loff_t newpos;

    switch(whence) {
      case 0: /* SEEK_SET */
        newpos = offset;//从文件头开始定位
        break;

      case 1: /* SEEK_CUR */
        newpos = filp->f_pos + offset;//从文件中间定位
        break;

      case 2: /* SEEK_END */
        newpos = MEMDEV_SIZE -1 + offset;//从文件尾开始定位，由于是从0开始，所以要减1
        break;

      default: /* can't happen */
        return -EINVAL;
    }
    if ((newpos<0) || (newpos>MEMDEV_SIZE))
    	return -EINVAL;
    	
    filp->f_pos = newpos; //返回当前文件位置
    return newpos;

}

/*文件操作结构体*/
static const struct file_operations mem_fops =
{
  .owner = THIS_MODULE,
  .llseek = mem_llseek,
  .read = mem_read,
  .write = mem_write,
  .open = mem_open,
  .release = mem_release,
};

/*设备驱动模块加载函数*/
static int memdev_init(void)//初始化模块
{
	struct class *myclass;
  int result;
  int i;

  dev_t devno = MKDEV(mem_major, 0);//MKDEV是将主设备号和次设备号转换为dev_t类型数据,参数mem_major在头文件中预设

  /* 静态申请设备号*/
  if (mem_major)//memdev.h 中定义了设备号。为静态分配主设备号
    result = register_chrdev_region(devno, 2, "memdev");//devno为主设备号，共申请两个连续的设备，设备名为"memdev
  else  /* 动态分配设备号 */
  {
    result = alloc_chrdev_region(&devno, 0, 2, "memdev"); //&devno作为一个输出参数，次设备号从0开始分配，申请2个设备，设备名为"memdev"
    mem_major = MAJOR(devno);//获取动态分配到的主设备号
  }  
  
  if (result < 0)//result返回0时为申请成功，反加负值为申请失败。
    return result;

  /*初始化cdev结构*/
  cdev_init(&cdev, &mem_fops); //初始化cdev结构，将结构体cdev和mem_fops绑定起来
  cdev.owner = THIS_MODULE;//驱动引用计数，作用是这个驱动正在使用的时候，再次用inmod命令时，出现警告提示
  cdev.ops = &mem_fops;
  
  /* 注册字符设备 */
  cdev_add(&cdev, MKDEV(mem_major, 0), MEMDEV_NR_DEVS);
   
  /* 为设备描述结构分配内存*/
  mem_devp = kmalloc(MEMDEV_NR_DEVS * sizeof(struct mem_dev), GFP_KERNEL);
  if (!mem_devp)    /*申请失败*/
  {
    result =  - ENOMEM;
    goto fail_malloc;
  }
  memset(mem_devp, 0, sizeof(struct mem_dev));//新申请的内存做初始化工作
  
  /*为设备分配内存*/
  for (i=0; i < MEMDEV_NR_DEVS; i++) 
  {
        mem_devp[i].size = MEMDEV_SIZE;//为设备分配内存
        mem_devp[i].data = kmalloc(MEMDEV_SIZE, GFP_KERNEL);//分配内存给两个设备
        memset(mem_devp[i].data, 0, MEMDEV_SIZE);//初始化新分配到的内存
  }
  /*自动创建设备文件*/
	myclass = class_create(THIS_MODULE,"test_char"); /*在sys下创建类目录/sys/class/test_char*/
	device_create(myclass, NULL, MKDEV(mem_major,0), NULL, "memdev0");   
  return 0;

  fail_malloc: 
  unregister_chrdev_region(devno, 1);//如果申请失败，注销设备
  
  return result;
}

/*模块卸载函数*/
static void memdev_exit(void)
{
  cdev_del(&cdev);   /*注销设备*/
  kfree(mem_devp);     /*释放设备结构体内存*/
  unregister_chrdev_region(MKDEV(mem_major, 0), 2); /*释放设备号*/
}

MODULE_AUTHOR("David Xie"); 
MODULE_LICENSE("GPL");

module_init(memdev_init);//注册模块加载函数
module_exit(memdev_exit);//注册模块卸载函数

#include <stdio.h>

int main()
{
	FILE *fp0 = NULL;
	char Buf[4096];
	
	/*初始化Buf*/
	strcpy(Buf,"Mem is char dev!");
	printf("BUF: %s\n",Buf);
	
	/*打开设备文件*/
	fp0 = fopen("/dev/memdev0","r+");
	if (fp0 == NULL)
	{
		printf("Open Memdev0 Error!\n");
		return -1;
	}
	
	/*写入设备*/
	fwrite(Buf, sizeof(Buf), 1, fp0);
	
	/*重新定位文件位置（思考没有该指令，会有何后果)*/
	fseek(fp0,0,SEEK_SET);//调用mem_llseek（）定位，使文件指针移回到开始位置
	
	/*清除Buf*/
	strcpy(Buf,"Buf is NULL!");//覆盖以前的值，以防读不出来时无法判断
	printf("BUF: %s\n",Buf);
	
	
	/*读出设备*/
	fread(Buf, sizeof(Buf), 1, fp0);
	
	/*检测结果*/
	printf("BUF: %s\n",Buf);
	
	return 0;	

}