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linux驱动编程（一）

news 来源：原创 2025/5/20 21:38:49

linux系统驱动程序分为三大类，字符设备驱动，块设备驱动和网络设备驱动。
其中字符设备驱动是使用最多的一种，从点灯到IIC，SPI，音频设备等的驱动都是字符设备驱动。块设备和网络设备驱动要比字符设备驱动复杂，所谓的块设备驱动就是存储器设备的驱动，比如 EMMC、NAND、SD 卡和U 盘等存储设备，因为这些存储设备的特点是以存储块为基础，因此叫做块设备。网络设备驱动就更好理解了，就是网络驱动，不管是有线的还是无线的，都属于网络设备驱动的范畴。一个设备可以属于多种设备驱动类型，
比如USB WIFI，由于其使用USB 接口，所以属于字符设备，但是其又能上网，所以也属于网络设备驱动。

接下来我们主要讨论如何编写字符设备驱动

1.编写驱动程序的流程

在这里插入图片描述
linux系统中万物皆文件，驱动程序加载后会在/dev目录下生成一个对应的文件，如/dev/led。应用程序就是先用open打开该文件，用write控制led的亮灭，用read读取led的亮灭，用完之后用close关闭该文件。一个open函数执行的过程如下
在这里插入图片描述

很明显地，驱动程序必须也得有个open函数才行，需要我们去在驱动程序中编写

1.创建驱动程序

在driver/char下创建源文件first_driver.c并并在文件中填入如下代码
在这里插入图片描述
linux驱动程序对代码有着特定的要求，
首先就是驱动程序加载和卸载时的函数调用，48和53行分别就是当驱动程序加载和卸载时调用的函数。57和58行分别用两个带参宏指出驱动程序初始化入口点和退出入口点。59、60表示该驱动程序遵守的协议和驱动程序的编写者。这样就完成了驱动程序最基础的框架。

2.注册字符设备驱动程序

int register_chrdev(unsigned int major, const char *name, const struct file_operations *fops)；
 这个函数总共有三个参数，下面一一说明：
1. unsigned int major：主设备号，这里就不得不提一下linux中的设备号了。一个字符设备或者块设备都有一个主设备号和次设备号。主设备号和次设备号统称为设备号。主设备号用来表示一个特定的驱动程序。次设备号用来表示使用该驱动程序的设备。简单来说，linux需要一个数来管理某个驱动程序和使用这个驱动程序的设备。很明显，这个设备号具有唯一性。
	 我们可以使用cat /proc/devices命令即可查看当前系统中所有已经使用了的设备号。在接下来的程序中，我们可以设置一个静态的主设备号，比如200。设置时一定要注意不能使
用已经用了的主设备号。
2. const char *name：为你的驱动程序起一个名字
3. struct file_operations *fops：这是一个指向file_operations结构
体变量的指针，这个结构体里面的成员绝大多数都是函数的指针。这些函数的指针指向一个我们编写的函数，每个函数都有着各自的作用。这里列举常用的几个：
open 函数用于打开设备文件 
release 函数用于释放(关闭)设备文件，与应用程序中的 close 
函数对应
read 函数用于读取设备文件
write 函数用于向设备文件写入(发送)数据
poll 是个轮询函数，用于查询设备是否可以进行非阻塞的读写
owner 拥有该结构体的模块的指针，一般设置为THIS_MODULE

为了调用注册字符设备驱动函数，不得不先准备一个file_operations结构体变量，而这个结
构体变量中必要的成员，必须提前准备几个函数。
在这里插入图片描述

copy第一个参数是目的地，
然后就可以在驱动初始化函数里面调用了
注意在驱动退出函数中调用卸载函数

编译驱动程序的方法

1.系统Makefile

第一种方法是告诉linux的Makefile我们添加了一个新的驱动程序，这种方法需要我们的驱动源码就放在driver/char目录中

1. 添加选项到menuconfig

打开 drivers/char/Kconfig 文件并添加如下内容

在这里插入图片描述
第一行是menuconfig 中选项的名字
第二行默认编译模式

2.配置miniconfig

运行make menuconfig,依次进入Device Driver->Character devices就可以看到My first driver了
选择该项按空格分别在编译成模块，编译进内核和不编译之间切换。我们选择’M’，编译成模块，以方便之后的调试。
复制help中的信息后续添加到makefile