Linux字符设备驱动.docx
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Linux字符设备驱动
实验二：
Linux字符设备驱动
一．字符设备驱动实现的方法包括Write,Read,Poll,Icotl,Mmap,Llseek等。
二．字符设备驱动的主要内容：
并发控制，阻塞与非阻塞，异步通知。
三．字符设备驱动的主要文件：
globalfifo.cMakefileglobalfifo_test，globalfifo.c。
四.驱动程序如下：
#include
#include#include#include
#include
#include
#include
#include
#include#include#include
#include#include/*device_create（）*/
#defineGLOBALFIFO_SIZE24/*全局fifo最大4K字节*/
#defineFIFO_CLEAR0x1/*清0全局内存的长度*/
#defineGLOBALFIFO_MAJOR249/*预设的globalfifo的主设备号*/staticintglobalfifo_major=GLOBALFIFO_MAJOR;/*globalfifo设备结构体*/structglobalfifo_dev{structcdevcdev;/*cdev结构体*/unsignedintcurrent_len;/*fifo有效数据长度*/unsignedcharmem[GLOBALFIFO_SIZE];/*全局内存*/structsemaphoresem;/*并发控制用的信号量*/wait_queue_head_tr_wait;/*阻塞读用的等待队列头*/wait_queue_head_tw_wait;/*阻塞写用的等待队列头*/};structglobalfifo_dev*globalfifo_devp;/*设备结构体指针*//*文件打开函数*/intglobalfifo_open（structinode*inode,structfile*filp）{/*将设备结构体指针赋值给文件私有数据指针*/filp->private_data=globalfifo_devp;return0;}/*文件释放函数*/
intglobalfifo_release（structinode*inode,structfile*filp）{return0;}/*ioctl设备控制函数*/staticintglobalfifo_ioctl（structinode*inodep,structfile*filp,unsignedintcmd,unsignedlongarg）{structglobalfifo_dev*dev=filp->private_data;/*获得设备结构体指针*/
switch（cmd）{caseFIFO_CLEAR:
down（&dev->sem）;/*获得信号量*/dev->current_len=0;memset（dev->mem,0,GLOBALFIFO_SIZE）;
up（&dev->sem）;/*释放信号量*/
printk（KERN_INFO"globalfifoissettozero\n"）;
break;default:
return-EINVAL;}return0;}staticunsignedintglobalfifo_poll（structfile*filp,poll_table*wait）{
unsignedintmask=0;
structglobalfifo_dev*dev=filp->private_data;/*获得设备结构体指针*/down（&dev->sem）;poll_wait（filp,&dev->r_wait,wait）;/*把读等待队列添加到poll_table*/poll_wait（filp,&dev->w_wait,wait）;/*把写等待队列添加到poll_table*//*fifo非空表示可读*/if（dev->current_len!
=0）{mask|=POLLIN|POLLRDNORM;/*标示数据可获得*/}/*fifo非满表示可写*/if（dev->current_len!
=GLOBALFIFO_SIZE）{mask|=POLLOUT|POLLWRNORM;/*标示数据可写入*/}
up（&dev->sem）;returnmask;}/*globalfifo读函数*/staticssize_tglobalfifo_read（structfile*filp,char__user*buf,size_tcount,loff_t*ppos）{intret;
structglobalfifo_dev*dev=filp->private_data;DECLARE_WAITQUEUE（wait,current）;down（&dev->sem）;/*获得信号量*/add_wait_queue（&dev->r_wait,&wait）;/*进入读等待队列头*//*等待FIFO非空*/if（dev->current_len==0）{if（filp->f_flags&O_NONBLOCK）{
ret=-EAGAIN;
gotoout;}__set_current_state（TASK_INTERRUPTIBLE）;/*改变进程状态为睡眠*/
up（&dev->sem）;schedule（）;/*调度其他进程执行*/if（signal_pending（current））{/*如果是因为信号唤醒*/ret=-ERESTARTSYS;gotoout2;}down（&dev->sem）;}/*拷贝到用户空间*/if（count>dev->current_len）
count=dev->current_len;
if（copy_to_user（buf,dev->mem,count））{
ret=-EFAULT;
gotoout;
}else{memcpy（dev->mem,dev->mem+count,dev->current_len-count）;/*fifo数据前移*/dev->current_len-=count;/*有效数据长度减少*/printk（KERN_INFO"read%dbytes（s）,current_len:
%d\n",count,dev->current_len）;
wake_up_interruptible（&dev->w_wait）;/*唤醒写等待队列*/ret=count;}out:
up（&dev->sem）;/*释放信号量*/out2:
remove_wait_queue（&dev->w_wait,&wait）;/*从附属的等待队列头移除*/set_current_state（TASK_RUNNING）;returnret;}/*globalfifo写操作*/staticssize_tglobalfifo_write（structfile*filp,constchar__user*buf,size_tcount,loff_t*ppos）{structglobalfifo_dev*dev=filp->private_data;
intret;DECLARE_WAITQUEUE（wait,current）;
down（&dev->sem）;add_wait_queue（&dev->w_wait,&wait）;/*等待FIFO非满*/if（dev->current_len==GLOBALFIFO_SIZE）{
if（filp->f_flags&O_NONBLOCK）{ret=-EAGAIN;
gotoout;
}
__set_current_state（TASK_INTERRUPTIBLE）;/*改变进程状态为睡眠*/up（&dev->sem）;schedule（）;/*调度其他进程执行*/if（signal_pending（current））{/*如果是因为信号唤醒*/ret=-ERESTARTSYS;gotoout2;}down（&dev->sem）;/*获得信号量*/}/*从用户空间拷贝到内核空间*/if（count>GLOBALFIFO_SIZE-dev->current_len）count=GLOBALFIFO_SIZE-dev->current_len;
if（copy_from_user（dev->mem+dev->current_len,buf,count））{ret=-EFAULT;gotoout;}else{dev->current_len+=count;printk（KERN_INFO"written%dbytes（s）,current_len:
%d\n",count,dev->current_len）;wake_up_interruptible（&dev->r_wait）;/*唤醒读等待队列*/ret=count;}
out:
up（&dev->sem）;/*释放信号量*/out2:
remove_wait_queue（&dev->w_wait,&wait）;/*从附属的等待队列头移除*/set_current_state（TASK_RUNNING）;returnret;}staticintmemdev_mmap（structfile*filp,structvm_area_struct*vma）{structmem_dev*dev=filp->private_data;/*获得设备结构体指针*/vma->vm_flags|=VM_IO;vma->vm_flags|=VM_RESERVED
if（remap_pfn_range（vma,vma->vm_start,virt_to_phys（dev->data）>>PAGE_SHIFT,vma->vm_end-vma->vm_start,vma->vm_page_prot））
return-EAGAIN;
return0;
}
/*文件操作结构体*/
staticconststructfile_operationsglobalfifo_fops={
.owner=THIS_MODULE,
.read=globalfifo_read,
.write=globalfifo_write,
.ioctl=globalfifo_ioctl,
.poll=globalfifo_poll,
.open=globalfifo_open,
.release=globalfifo_release,
.mmap=memdev_mmap,
};
/*初始化并注册cdev*/
staticvoidglobalfifo_setup_cdev（structglobalfifo_dev*dev,intindex）{interr,devno=MKDEV（globalfifo_major,index）;
cdev_init（&dev->cdev,&globalfifo_fops）;
dev->cdev.owner=THIS_MODULE;
err=cdev_add（&dev->cdev,devno,1）;
if（err）
printk（KERN_NOTICE"Error%daddingLED%d",err,index）;
}
/*设备驱动模块加载函数*/
intglobalfifo_init（void）
{
structclass*myclass;
intret;
dev_tdevno=MKDEV（globalfifo_major,0）;
/*申请设备号*/
if（globalfifo_major）
ret=register_chrdev_region（devno,1,"globalfifo"）;
else{/*动态申请设备号*/
ret=alloc_chrdev_region（&devno,0,1,"globalfifo"）;
globalfifo_major=MAJOR（devno）;
}
if（ret<0）
returnret;
/*动态申请设备结构体的内存*/
globalfifo_devp=kmalloc（sizeof（structglobalfifo_dev）,GFP_KERNEL）;
if（!
globalfifo_devp）{
ret=-ENOMEM;
gotofail_malloc;
}memset（globalfifo_devp,0,sizeof（structglobalfifo_dev））;
globalfifo_setup_cdev（globalfifo_devp,0）;
/*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（globalfifo_major,0）,NULL,"memdev0"）;
init_MUTEX（&globalfifo_devp->sem）;/*初始化信号量*/init_waitqueue_head（&globalfifo_devp->r_wait）;/*初始化读等待队列头*/
init_waitqueue_head（&globalfifo_devp->w_wait）;/*初始化写等待队列头*/
return0;
fail_malloc:
unregister_chrdev_region（devno,1）;
returnret;
}
/*模块卸载函数*/
voidglobalfifo_exit（void）
{
cdev_del（&globalfifo_devp->cdev）;/*注销cdev*/
kfree（globalfifo_devp）;/*释放设备结构体内存*/
unregister_chrdev_region（MKDEV（globalfifo_major,0）,1）;/*释放设备号*/
}
MODULE_AUTHOR（"SongBaohua"）;
MODULE_LICENSE（"DualBSD/GPL"）;
module_param（globalfifo_major,int,S_IRUGO）;
module_init（globalfifo_init）;
module_exit（globalfifo_exit）;
五.
（1）驱动程序的Makefile：
obj-$（CONFIG_GLOBALFIFO）+=GLOBALFIFO.o
（2）驱动程序的Kconfig为：
configGLOBALFIFO
tristate"zifushebeiqudong"
（3）进入控制界面如图：
（4）驱动模块的产生：
总结：
通过对字符设备驱动的操作，在实验过程中，遇到了很多困难，感觉有好多知识很生疏，学到的知识也不能很好的运用到实践中，在编写字符设备驱动程序时，比如在测试写阻塞，就会遇见写阻塞通过不了的问题，经过老师的讲解。
才知道对于内存分配不合理，在其他地方也会出现很多错误，但是，经过慢慢摸索，我也学到了很多知道，加强了这方面的一些不足，感觉自己在字符设备驱动方面有了很大提高。
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