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linux驱动开发第1讲:带你编写一个最简单的字符设备驱动(驱动最简单设备编写内核)

乖囧猫 2024-11-05 05:28:44 0

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今天,我们来看一个hello驱动,希望这是大家入门linux内核驱动的良好开局。

我的环境是ubuntu 14.04,内核版本 4.4.0-31-generic,本节我会开发一个基于ubuntu 14.04下的最简单的hello驱动,带大家领略驱动的魅力。

开发linux内核驱动需要以下4个步骤:

linux驱动开发第1讲:带你编写一个最简单的字符设备驱动(驱动最简单设备编写内核) 软件优化
(图片来自网络侵删)
编写hello驱动代码编写makefile编译和加载hello驱动编写应用程序测试hello驱动

驱动代码如下 helloDev.c,这是一个最小、最简单的驱动,我去掉了其他的不相干代码,尽量让大家能了解驱动本身。

#include <linux/module.h>#include <linux/moduleparam.h>#include <linux/cdev.h>#include <linux/fs.h>#include <linux/wait.h>#include <linux/poll.h>#include <linux/sched.h>#include <linux/slab.h>#define BUFFER_MAX (10)#define OK (0)#define ERROR (-1)struct cdev gDev;struct file_operations gFile;dev_t devNum;unsigned int subDevNum = 1;int reg_major = 232; int reg_minor = 0;char buffer;int flag = 0;int hello_open(struct inode p, struct file f){ printk(KERN_EMERG"hello_open\r\n"); return 0;}ssize_t hello_write(struct file f, const char __user u, size_t s, loff_t l){ printk(KERN_EMERG"hello_write\r\n"); return 0;}ssize_t hello_read(struct file f, char __user u, size_t s, loff_t l){ printk(KERN_EMERG"hello_read\r\n"); return 0;}int hello_init(void){ devNum = MKDEV(reg_major, reg_minor); if(OK == register_chrdev_region(devNum, subDevNum, "helloworld")){ printk(KERN_EMERG"register_chrdev_region ok \n"); }else { printk(KERN_EMERG"register_chrdev_region error n"); return ERROR; } printk(KERN_EMERG" hello driver init \n"); gDev = kzalloc(sizeof(struct cdev), GFP_KERNEL); gFile = kzalloc(sizeof(struct file_operations), GFP_KERNEL); gFile->open = hello_open; gFile->read = hello_read; gFile->write = hello_write; gFile->owner = THIS_MODULE; cdev_init(gDev, gFile); cdev_add(gDev, devNum, 3); return 0;}void __exit hello_exit(void){ cdev_del(gDev); unregister_chrdev_region(devNum, subDevNum); return;}module_init(hello_init);module_exit(hello_exit);MODULE_LICENSE("GPL");

有了驱动文件之后,我们还需要一个Makefile才能把驱动编译出来:

ifneq ($(KERNELRELEASE),)obj-m := helloDev.oelsePWD := $(shell pwd)KDIR:= /lib/modules/4.4.0-31-generic/build#KDIR := /lib/modules/`uname -r`/buildall:make -C $(KDIR) M=$(PWD)clean:rm -rf .o .ko .mod.c .symvers .c~ ~endif

linux应用层程序在编译的时候,需要链接c运行时库和glibc库。
那驱动需不需要呢?

驱动也需要,但是驱动不能链接和使用应用层的任何lib库,驱动需要引用内核的头文件和函数。
所以,编译的时候需要指定内核源码的地址。
为了开发方便,也可以安装内核开发包,之后引用这个内核开发包的目录也可以。
本例为:/lib/modules/4.4.0-31-generic/build

驱动文件和Makefile都有了,那么接下来就可以编译和加载驱动了!

在驱动目录下,执行make进行编译:

编译出来的驱动文件,名称为:helloDev.ko

接下来把这个驱动加载到内核:

helloDriver加载成功,打印出了:

[11837.379638] register_chrdev_region ok

[11837.379642] hello driver init

可见,执行insmod的时候,驱动文件里的hello_init被调用了。

那驱动文件里的hello_exit什么时候会被调用呢?

可能聪明的你已经猜到了,那就是执行 rmmod helloDev.ko的时候。

本节来看驱动的测试。

我们需要编写一个应用层的程序来对hello驱动进行测试:(test.c)

#include <fcntl.h>#include <stdio.h>#include <string.h>#include <sys/select.h>#define DATA_NUM (64)int main(int argc, char argv[]){ int fd, i; int r_len, w_len; fd_set fdset; char buf[DATA_NUM]="hello world"; memset(buf,0,DATA_NUM); fd = open("/dev/hello", O_RDWR);printf("%d\r\n",fd); if(-1 == fd) { perror("open file error\r\n");return -1; }else {printf("open successe\r\n");} w_len = write(fd,buf, DATA_NUM); r_len = read(fd, buf, DATA_NUM); printf("%d %d\r\n", w_len, r_len); printf("%s\r\n",buf); return 0;}

编译并执行,发现错误,找不到设备文件:

这是因为还没有创建hello驱动的设备文件,我们为hello驱动手动创建设备文件:

root@ubuntu:/home/jinxin/drivers/helloDev# mknod /dev/hello c 232 0

备注:这里的232和0要跟驱动文件里定义的主次设备号对应起来!

然后再次执行测试程序,发现成功了:

root@ubuntu:/home/jinxin/drivers/helloDev# ./test 3open successe0 0root@ubuntu:/home/jinxin/drivers/helloDev#

然后再次执行dmesg查看驱动输出,发现驱动里的hell_open, hello_write, hello_read被依次调用了。

这就是一个完整的、最简单的驱动的开发和测试的流程。

我想大家可能会有几个问题:

1.驱动测试的时候为什么要有设备文件,设备文件的作用是什么?hello驱动的设备文件创建的时候为什么要指定主设备号为232, 此设备号为0?

2.对/dev/hello执行write()调用的时候,怎么就调用到了驱动里的hello_write()里去了?

3.测试程序的read和write的返回值为什么都是0?

针对以上可能的问题,敬请期待《linux内核驱动第2讲》,我会一一回答以上问题。

关注“技术简说”,一步一步教你开发linux内核和驱动。

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