1 字符設備驅動程序框架簡介

我們在學習 C 語言的時候，知道每個應用程序的入口函數，即第一個被執行的函數是 main函數，那么，我們自己的驅動程序，哪個函數是入口函數呢？

在寫驅動程序的時候，如果函數的名字可以任意取，常常為 xxxx_init()，當實現好這個 xxxx_init()函數以后，內核其實并不知道這個就是我們驅動的入口函數，因此我們要想辦法告訴內核，我們的入口函數是哪個？我們通過 module_init()函數來告訴內核，具體如下。

module_init(RT5350_drv_init);

通過上面的修飾以后， RT5350_drv_init()這個函數就變成了我們的驅動程序的入口函數了。當然，有入口函數，自然還需要一個出口函數，我們通過 module_exit()函數來告訴內核，具體如下。

module_exit(RT5350_drv_exit);

從上一章中，我們知道，應用程序是通過 open、read、write ...函數來和我們的驅動程序進行交互的，那么我們的驅動程序是怎么給應用程序提供這些接口的呢？我們在寫驅動程序的時候，我們首先需要定義出一個 file_operations 結構體，該結構體便是驅動和應用程序交互的接口。具體定義如下。

struct file_operations {
struct module *owner;
loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);
ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);
ssize_t (*aio_read) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long,loff_t);
ssize_t (*aio_write) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long,loff_t);
int (*readdir) (struct file *, void *, filldir_t);
unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);
long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
long (*compat_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);
int (*open) (struct inode *, struct file *);
int (*flush) (struct file *, fl_owner_t id);
int (*release) (struct inode *, struct file *);
int (*fsync) (struct file *, loff_t, loff_t, int datasync);
int (*aio_fsync) (struct kiocb *, int datasync);
int (*fasync) (int, struct file *, int);
int (*lock) (struct file *, int, struct file_lock *);
ssize_t (*sendpage) (struct file *, struct page *, int, size_t, loff_t *, int);
unsigned long (*get_unmapped_area)(struct file *, unsigned long, unsigned long,
unsigned long, unsigned long);
int (*check_flags)(int);
int (*flock) (struct file *, int, struct file_lock *);
ssize_t (*splice_write)(struct pipe_inode_info *, struct file *, loff_t *,
size_t, unsigned int);
ssize_t (*splice_read)(struct file *, loff_t *, struct pipe_inode_info *, size_t,
unsigned int);
int (*setlease)(struct file *, long, struct file_lock **);
long (*fallocate)(struct file *file, int mode, loff_t offset,
loff_t len);
};

我們的驅動程序要給應用程序提供哪些接口，就只需要填充相應的成員即可。比如我們想提供 open、read、write 這三個接口，就應該如下定義。

static struct file_operations RT5350_drv_fops = {
.owner = THIS_MODULE, /*這是一個宏，推向編譯模塊時自動創建的__this_module 變量 */
.open = RT5350_drv_open,
.read = RT5350_drv_read,
.write = RT5350_drv_write,
};

當 file_operations 結構體定義、設置好以后，我們只需要通過 register_chrdev()函數將該機構圖注冊進內核即可。

2 字符設備驅動程序框架實現

經過前面部分的講解，相信大家一定對如何寫一個自己的驅動程序，有所感悟了。接下來，給大家一個簡單的驅動程序的例子，可以用于作為框架模板，以后的驅動都可以基于該驅動進行修改。

#include < linux/mm.h >
#include < linux/miscdevice.h >
#include < linux/slab.h >
#include < linux/vmalloc.h >
#include < linux/mman.h >
#include < linux/random.h >
#include < linux/init.h >
#include < linux/raw.h >
#include < linux/tty.h >
#include < linux/capability.h >
#include < linux/ptrace.h >
#include < linux/device.h >
#include < linux/highmem.h >
#include < linux/crash_dump.h >
#include < linux/backing-dev.h >
#include < linux/bootmem.h >
#include < linux/splice.h >
#include < linux/pfn.h >
#include < linux/export.h >
#include < linux/io.h >
#include < linux/aio.h >
#include < linux/kernel.h >
#include < linux/module.h >

#include < asm/uaccess.h >

#define DEVICE_NAME     "RT5350"  /* 加載模式后，執行”cat /proc/devices”命令看到的設備名稱 */
#define RT5350_MAJOR       0       /* 主設備號 */

static struct class *RT5350_drv_class;

static int RT5350_drv_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
	printk("%s:Hello RT5350
", __FUNCTION__);	// printk用于驅動中添加打印，用法和應用程序中的printf一樣

	return 0;
}

static ssize_t RT5350_drv_read(struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
{
	printk("%s:Hello RT5350
", __FUNCTION__);	// printk用于驅動中添加打印，用法和應用程序中的printf一樣

	return 0;
}

static ssize_t RT5350_drv_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
{
	printk("%s:Hello RT5350
", __FUNCTION__);	// printk用于驅動中添加打印，用法和應用程序中的printf一樣

	return 0;
}

/* 這個結構是字符設備驅動程序的核心
** 當應用程序操作設備文件時所調用的open、read、write等函數，
** 最終會調用這個結構中指定的對應函數
**/
static struct file_operations RT5350_drv_fops = {
	.owner  	= THIS_MODULE,    /* 這是一個宏，推向編譯模塊時自動創建的__this_module變量 */
	.open   	= RT5350_drv_open,     
	.read	= RT5350_drv_read,	   
	.write	= RT5350_drv_write,	   
};

int major;
/*
** 執行insmod命令時就會調用這個函數 
*/
static int __init RT5350_drv_init(void)
{
	/* 注冊字符設備
	** 這步是寫字符設備驅動程序所必須的
	** 參數為主設備號、設備名字、file_operations結構；
	** 這樣，主設備號就和具體的file_operations結構聯系起來了，
	** 操作主設備為RT5350_MAJOR的設備文件時，就會調用RT5350_drv_fops中的相關成員函數
	** RT5350_MAJOR可以設為0，表示由內核自動分配主設備號
	*/
	major = register_chrdev(RT5350_MAJOR, DEVICE_NAME, &RT5350_drv_fops);
	if (major < 0)
	{
		printk(DEVICE_NAME " can't register major number
");
		return major;
	}

	/*
	** 以下兩行代碼用于創建設備節點，是必須的。
	** 當然，如果不寫這兩行，那么就必須在linux系統命令行中通過mknod這個命令來創建設備節點
	*/
	/* 創建類 */
	RT5350_drv_class = class_create(THIS_MODULE, "RT5350");
	/* 類下面創建設備節點 */
	device_create(RT5350_drv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "RT5350");		// /dev/RT5350

	/*
	** 打印一個調試信息
	*/
	printk("%s:Hello RT5350
", __FUNCTION__);	// printk用于驅動中添加打印，用法和應用程序中的printf一樣

	return 0;
}

/*
 * 執行rmmod命令時就會調用這個函數 
 */
static void __exit RT5350_drv_exit(void)
{
	unregister_chrdev(major, "RT5350");		// 與入口函數的register_chrdev函數配對使用
	device_destroy(RT5350_drv_class, MKDEV(major, 0));	// 與入口函數的device_create函數配對使用
	class_destroy(RT5350_drv_class);	// 與入口函數的class_create函數配對使用

	printk("%s:Hello RT5350
", __FUNCTION__);	// printk用于驅動中添加打印，用法和應用程序中的printf一樣
}

/* 這兩行指定驅動程序的初始化函數和卸載函數 */
module_init(RT5350_drv_init);
module_exit(RT5350_drv_exit);

/* 描述驅動程序的一些信息，不是必須的 */
MODULE_AUTHOR("BruceOu");
MODULE_VERSION("0.1.0");
MODULE_DESCRIPTION("RT5350 FIRST Driver");
MODULE_LICENSE("GPL");