《Linux设备驱动程序设计完全教程》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Linux设备驱动程序设计完全教程（28页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 2006 Embedded Linux 设备驱动程序设计 Linux设备驱动程序设计 郗闽军 牛建伟 2006 Embedded 实验目的 学习Linux下进行驱动程序设计的原理 掌握Linux设备驱动程序开发的基本过程和设计方 法 2006 Embedded 实验内容 内核驱动设计入门模块方式驱动程序（5.1） 内核驱动设计实验触摸屏驱动（5.2） 写一个简单的应用程序，显示触摸位置的坐标（ x,y） 开发一个LED（数码管）驱动程序，并编写一个 应用程序对所开发的驱动程序进行测试（大作业） 实验实现的功能是上电复位后，数码管显示数字0 -7，然后每一个数字依次闪烁一次，小数点也要点亮 ，
2、即： 0.1.2.3.4.5.6.7. 2006 Embedded Linux的设备驱动程序 硬件设备与应用程序之间的一个中间软件层 它使得某个特定硬件能够响应一个定义良好的内 部编程接口，同时完全隐蔽了设备的工作细节 用户通过一组与具体设备无关的标准化的调用来 完成相应的操作 驱动程序的任务就是把这些标准化的系统调用映 射到具体设备对于实际硬件的特定操作上 驱动程序是内核的一部分，可以使用中断、DMA 等操作 驱动程序在用户态和内核态之间传递数据 2006 Embedded 设备驱动程序的分类 字符设备 所有能够象字节流一样访问的设备都通过字符设备来实现 它们被映射为文件系统中的节点，通常在
3、/dev/目录下面 一般要包含open read write close等系统调用的实现 块设备 通常是指诸如磁盘、内存、Flash等可以容纳文件系统的存储设 备。 块设备也是通过文件系统来访问，与字符设备的区别是：内核管 理数据的方式不同 它允许象字符设备一样以字节流的方式来访问，也可一次传递任 意多的字节。 网络接口设备 通常它指的是硬件设备，但有时也可能是一个软件设备(如回环 接口loopback)，它们由内核中网络子系统驱动，负责发送和接收数 据包。 它们的数据传送往往不是面向流的，因此很难将它们映射到一个 文件系统的节点上。 2006 Embedded 基本概念 主设备号和次设备号
4、主设备号和次设备号能够唯一地标识一个设备 128（V2.0以前), 256(V2.0以后) 主设备号相同的设备使用相同的驱动程序，次设备号用于区 分具体设备的实例 动态获取主设备号 Linux下对设备号的分配请参考Documentation/devices.txt 设备文件 Linux使用设备文件来统一对设备的访问接口，将设备文件放 在/dev/目录下 设备的命名一般为设备文件名+数字或者字母表示的子类， 例如/dev/hda1, /dev/hda2等 Linux 2.4以后引入了设备文件系统（devfs）的概念，所有的 设备文件作为一个可以挂装的文件系统，这样就可以被文件系统 统一管理，从而
5、设备文件就可以挂装到任何需要的地方。一般将 主设备建立一个目录，再将具体的子设备文件建立在此目录下。 例如，/dev/mtdblock0 2006 Embedded 基本概念 驱动程序使用的2个重要结构 struct file struct file_operations 2006 Embedded 基本概念 struct file 2006 Embedded 基本概念 struct file数据结构 定义位于include/fs.h struct file结构与驱动相关的成员 mode_t f_mode标识文件的读写权限 loff_t f_pos当前读写位置 unsigned int_f_f
6、lag 文件标志，主要进行阻塞/非阻塞型操 作时检查 struct file_operation * f_op 文件操作的结构指针 void * private_data驱动程序一般将它指向已经分配的数 据 struct dentry* f_dentry 文件对应的目录项结构 2006 Embedded 基本概念 设备驱动程序接口( struct file_operations), 标记化方法： static struct file_operations demo_fops = owner: THIS_MODULE, write: demo_write, read: demo_read, io
7、ctl: demo_ioctl, open: demo_open, release: demo_release, ; 2006 Embedded 基本概念 设备驱动程序接口（ struct file_operations ） 通常所说的设备驱动程序接口是指struct file_operations ， 它的定义位于include/linux/fs.h中。 在嵌入式系统的开发中，通常只要实现如下几个接口函数就 能完成系统所需要的功能 init加载驱动程序时，内核自动调用 read从设备中读取数据 write向字符设备中写数据 ioctl控制设备，实现除读写操作以外的其他控制 命令 open打开
8、设备并进行初始化 release关闭设备并释放资源 exit 卸载驱动程序时，内核自动调用 2006 Embedded 基本概念 驱动程序注册过程（动态分配主设备号） insmod module_name ;加载驱动程序，运行init函数 (register_chrdev(dev_Major, “module_name”, * fs ) 查看/proc/devices mknod /dev/module_name c/b 主设备号 次设备号 rmmod module_name ;卸载驱动，运行 exit函数（ unregister_chrdev(dev_Major, “module_name”
9、, * fs )） 用户程序调用 Open(“/dev/module_name”, mode) ;O_RDWR Ioctl() Write() Read() Close() 2006 Embedded 开发驱动程序时须注意的事项 中断处理 中断是现代微处理器的一个重要功能 Linux驱动程序中的中断处理函数 extern int request_irq(unsigned int irq, void(*handler)(int, void*, struct pt_regs *), unsigned long flag, const char *dev_name, void *dev_id);/请
10、求为中断号irq分配中断处理 函数 extern void free_irq(unsigned int, void*);/释放中断 注意事项 不能向用户空间发送或者接收数据 不能执行有睡眠操作的函数 不能调用调度函数 谨慎使用全局变量（可重入） 自旋锁的使用 2006 Embedded 基本概念 字符设备的管理 驱动程序模块通过函数 int register_chrdev(unsigned int major, const char *name, struct file_operations *fops) 完成向内核 的注册，其中major是主设备号，name是设备名， fops是针对该设备的
11、驱动程序的接口。 在系统中为驱动程序模块建立一个设备节点 minjunRedHatAS $ mknod /dev/demo c 254 0 其中/dev/demo标识设备名为demo，“c”说 明是字符设备，254是指定的主设备号， 0是次设 备号 2006 Embedded 基本概念 驱动程序的编译 以demo.c为例 Makefile的形式参考实验指导书 命令行的形式 minjunRedHatAS $ armv4l-unknown-linux-gcc -Wall -c -O -D_KERNEL_ -I/home/minjun/embedded/kernel- 2410s/include d
12、emo.c -o demo.o 加载驱动 minjunRedHatAS $ insmod demo.o 卸载驱动 minjunRedHatAS $ rmmod demo.o 2006 Embedded 基本概念 测试程序实例 /test.c #include #include #include int main() int fd; fd=open(/dev/demo, O_RDWR); if(fd 0) exit(fd); /your code here read(fd, buffer, size); write(fd, buffer, size); . close(fd); return 0
13、; 2006 Embedded 驱动程序的实现驱动程序框架 #include #include #include #include /* printk() */ #include /* everything. */ #include /* error codes */ #include /* size_t */ #include #include /* O_ACCMODE */ #include /* COPY_TO_USER */ #include /* cli(), *_flags */ #define DEVICE_NAMEdemo #define demo_MAJOR 250 #def
14、ine demo_MINOR 0 static ssize_t demo_write(struct file *filp,const char *buffer, size_t count) copy_from_user(drv_buf , buffer, count); WRI_LENGTH = count; printk(user write data to drivern); /your code here return count; 2006 Embedded 驱动程序的实现驱动程序框架 static ssize_t demo_read(struct file *filp, char *buffer
