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嵌入式Linux驱动开发基础知识(一)——hello驱动程序开发
一、怎么编写驱动程序？
linux下编写驱动程序有一套完整的模板，具体包含以下内容：
① 确定主设备号，也可以让内核分配 ② 定义自己的file_operations结构体 ③ 实现对应的drv_open/drv_read/drv_write等函数，填入file_operations结构体 ④ 把file_operations结构体告诉内核：register_chrdev ⑤ 谁来注册驱动程序啊？得有一个入口函数：安装驱动程序时，就会去调用这个入口函数 ⑥ 有入口函数就应该有出口函数：卸载驱动程序时，出口函数调用unregister_chrdev ⑦ 其他完善：提供设备信息，自动创建设备节点：class_create, device_create- 1
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注解：
- 主设备号类似于ID一样，主设备号可以自己分配也可以由内核分配(给0就表示由内核分配)
- file_operations为linux驱动的文件句柄，这个结构体包含了一些常用的参数: 读写模式、open函数、read函数、write函数等等，开发者需要重定义这些函数。
- 实现drv_open/drv_read/drv_write函数，实现驱动的打开，读写功能。
- register_chrdev函数将file_operations告诉内核，这个函数是联系内核和驱动的关键函数
- 驱动程序写好了，谁来调用呢？这个需要一个入口函数，入口函数的作用是当安装驱动程序时，就会去调用这个入口函数。入口函数需要调用register_chrdev函数
- 出口函数：卸载驱动程序时，也同样会进入一个函数，那么这个函数就叫出口函数，出口函数调用unregister_chrdev
- 除了以上信息，还需要提供设备信息，自动创建设备节点等等相关的代码。
二、驱动程序、应用程序、Makefile文件
1. 驱动程序
hello_drv.c
/*所需要的头文件参考drivers下的misc.c文件*/ #include#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include /*open、read、write、close函数声明*/ static int hello_drv_open (struct inode *, struct file *); static ssize_t hello_drv_read (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *); static ssize_t hello_drv_write (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *); static int hello_drv_close (struct inode *, struct file *); /* 1.确定主设备号，也可以让内核分配 */ static int major = 0; // 主设备号：给0时表示让内核进行设置 static char kernel_buf[1024] = {0}; // 内核buf，用于存储应用层传递给驱动的数据 static struct class *hello_class; // 驱动类 #define MIN(a, b) (a < b ? a : b) /* 2. 定义自己的file_operations结构体 */ static const struct file_operations hello_drv = { .owner = THIS_MODULE, .open = hello_drv_open, .read = hello_drv_read, .write = hello_drv_write, .release = hello_drv_close, }; /* 3. 实现对应的drv_open/drv_read/drv_write等函数，填入file_operations结构体 */ int hello_drv_open (struct inode *node, struct file *file) { printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); return 0; } ssize_t hello_drv_read (struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset) { int err = 0; printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); // 应用层需要读取内核数据需要通过copy_to_user err = copy_to_user(buf, kernel_buf, MIN(1024, size)); return MIN(1024, size); } ssize_t hello_drv_write (struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *offset) { int err = 0; printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); // 应用层需要写入内核数据需要通过copy_from_user err = copy_from_user(kernel_buf, buf, MIN(1024, size)); return MIN(1024, size); } int hello_drv_close (struct inode *node, struct file *file) { printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); return 0; } /* 4. 把file_operations结构体告诉内核：注册程序 */ /* 5. 谁来注册驱动程序啊？得有一个入口函数：安装驱动程序时，就会去调用这个入口函数 */ static int __init hello_init(void) { int err = 0; printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); // 将hello驱动注册进内核中, hello为驱动在内核中的名称 major = register_chrdev(major, "hello", &hello_drv); /* /dev/hello */ /*创建类和设备：先创建类，后创建设备*/ hello_class = class_create(THIS_MODULE, "hello"); err = PTR_ERR(hello_class); if (IS_ERR(hello_class)) { // 如果创建类不成功，则需要卸载驱动 unregister_chrdev(major, "hello"); return -1; } // 创建设备 device_create(hello_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "hello"); /* /dev/hello */ return 0; } /* 6. 有入口函数就应该有出口函数：卸载驱动程序时，出口函数调用unregister_chrdev */ static void __exit hello_exit(void) { printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); /*销毁类和设备：先销毁设备，后销毁类*/ device_destroy(hello_class, MKDEV(major, 0)); class_destroy(hello_class); // 将hello驱动卸载出内核中 unregister_chrdev(major, "hello"); } /* 7. 其他完善：提供设备信息，自动创建设备节点：class_create, device_create */ // 将hello_init和hello_exit修饰为入口函数和出口函数 module_init(hello_init); module_exit(hello_exit); // 驱动程序需要遵循GPL开源协议，否则无法运行 MODULE_LICENSE("GPL"); - 1
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2. 应用程序
hello_drv_test.c
#include#include #include #include #include #include /* * ./hello_drv_test -w abc * ./hello_drv_test -r */ int main(int argc, char **argv) { int fd; char buf[1024]; int len; /* 1. 判断参数 */ if (argc < 2) { /*参数不对时，提示用户怎么使用*/ printf("Usage: %s -w \n", argv[0]); printf(" %s -r\n", argv[0]); return -1; } /* 2. 打开文件 */ fd = open("/dev/hello", O_RDWR); if (fd == -1) { /*打开文件失败*/ printf("can not open file /dev/hello\n"); return -1; } /* 3. 写文件或读文件 */ if ((0 == strcmp(argv[1], "-w")) && (argc == 3)) { len = strlen(argv[2]) + 1; len = len < 1024 ? len : 1024; write(fd, argv[2], len); } else { len = read(fd, buf, 1024); buf[1023] = '\0'; printf("APP read : %s\n", buf); } close(fd); return 0; } - 1
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3. Makefile文件
# 1. 使用不同的开发板内核时, 一定要修改KERN_DIR # 2. KERN_DIR中的内核要事先配置、编译, 为了能编译内核, 要先设置下列环境变量: # 2.1 ARCH, 比如: export ARCH=arm64 # 2.2 CROSS_COMPILE, 比如: export CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- # 2.3 PATH, 比如: export PATH=$PATH:/home/book/100ask_roc-rk3399-pc/ToolChain-6.3.1/gcc-linaro-6.3.1-2017.05-x86_64_aarch64-linux-gnu/bin # 注意: 不同的开发板不同的编译器上述3个环境变量不一定相同, # 请参考各开发板的高级用户使用手册 # KERN_DIR = /home/book/100ask_roc-rk3399-pc/linux-4.4 KERN_DIR = /home/book/100ask_imx6ull-sdk/Linux-4.9.88 all: make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules $(CROSS_COMPILE)gcc -o hello_drv_test hello_drv_test.c clean: make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean rm -rf modules.order rm -f hello_drv_test obj-m += hello_drv.o- 1
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三、编译及运行
1. 虚拟机(IP: 192.168.5.11) 1.1 编译驱动 进入相应的驱动文件夹，然后运行make就可以了 驱动和应用文件会产生相应的ko文件和可执行文件( hello_drv.ko hello_drv_test) 1.2 将驱动产生的文件复制到网络挂载文件夹上: cp hello_drv.ko hello_drv_test /home/book/nfs_rootfs/ 2. 开发板(IP：192.168.5.9) 2.1 首先使用ifconfig查看ip地址是否为192.168.5.9，如果不是则需要使用 ifconfig eth0 192.168.5.9 2.2 将开发板挂载到虚拟机的文件夹，运行以下命令 mount -t nfs -o nolock,vers=3 192.168.5.11:/home/book/nfs_rootfs /mnt 2.3 查看/mnt目录下是否有hello_drv.ko hello_drv_test文件 cd /mnt/ ls -l 2.4 安装驱动,运行如下命令： insmod hello_drv.ko 2.5 查看是否安装驱动成功,运行如下命令： 列出字符和块设备的主设备号，以及分配到这些设备号的设备名称： cat /proc/devices 会出现类似：240 hello 的信息， 240表示主设备号， hello为驱动的名字 显示已载入系统的模块：lsmod 会出现： hello_drv 3744 0 hello_drv:驱动文件名称 3744：文件大小 0：正在使用数量 查看是否为设备名：(/dev/驱动名字) ls /dev/hello -l 显示： crw------- 1 root root 240, 0 Jan 1 00:14 /dev/hello 权限 主设备号 时间 设备名称 2.6 测试驱动(这一块要根据应用程序的用法进行使用) 运行： ./hello_drv_test -w "I am success!" 运行： ./hello_drv_test -r 显示：APP read : I am success! 2.7 卸载驱动 rmmod hello_drv 运行后可以使用lsmod 查看是否还存在hello_drv驱动了 2.8 显示调试信息 在运行过程中默认是不显示调试信息的，需要使用命令： dmesg单独查看- 1
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- 原文地址：https://blog.csdn.net/FourLeafCloverLLLS/article/details/126831114
