這個系列好久沒寫了，本來寫了一千來字的，后來直接全刪了，看到的資料基本都是局部到整體，給人一種牽制的感覺，現在就換個寫法，從整體到局部的反向學習，畢竟本人也是初學者，適當根據實際切換學習方法很重要！

|照蘆花飄

對于新學的知識啥也不懂，先復制過來試著跑起來看看效果！

1、復制一份上次字符驅動的文件，然后使用VSCode打開，把原子公開資料中的.vscode文件夾復制過來！

2、修改一下.vscode中的json文件！

3、編寫驅動代碼和應用代碼！

chrdevbase.c文件

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 


#define CHRDEVBASE_CNT      1    /* 設備號個數 */
#define CHRDEVBASE_NAME   "chrdevbase"  /* 名字 */


/* chrdevbase 設備結構體 */
struct newchr_dev{
  dev_t devid;       /* 設備號 */
  struct cdev cdev;     /* cdev */
  struct class *class;   /* 類 */
  struct device *device;   /* 設備 */
  int major;         /* 主設備號 */
  int minor;         /* 次設備號 */
};


struct newchr_dev chrdevbase;/* 自定義字符設備 */


/*
 * @description    : 打開設備
 * @param - inode   : 傳遞給驅動的inode
 * @param - filp   : 設備文件，file結構體有個叫做private_data的成員變量
 *             一般在open的時候將private_data指向設備結構體。
 * @return       : 0 成功;其他 失敗
 */
static int chrdevbase_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
  printk("[BSP]chrdevbase open!
");
  filp->private_data = &chrdevbase; /* 設置私有數據 */
  return 0;
}


/*
 * @description    : 從設備讀取數據 
 * @param - filp   : 要打開的設備文件(文件描述符)
 * @param - buf   : 返回給用戶空間的數據緩沖區
 * @param - cnt   : 要讀取的數據長度
 * @param - offt   : 相對于文件首地址的偏移
 * @return       : 讀取的字節數，如果為負值，表示讀取失敗
 */
static ssize_t chrdevbase_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
  printk("chrdevbase read!
");
  return 0;
}


/*
 * @description    : 向設備寫數據 
 * @param - filp   : 設備文件，表示打開的文件描述符
 * @param - buf   : 要寫給設備寫入的數據
 * @param - cnt   : 要寫入的數據長度
 * @param - offt   : 相對于文件首地址的偏移
 * @return       : 寫入的字節數，如果為負值，表示寫入失敗
 */
static ssize_t chrdevbase_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
  printk("chrdevbase write!
");
  return 0;
}


/*
 * @description    : 關閉/釋放設備
 * @param - filp   : 要關閉的設備文件(文件描述符)
 * @return       : 0 成功;其他 失敗
 */
static int chrdevbase_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
  printk("[BSP]release!
");
  return 0;
}


/*
 * 設備操作函數結構體
 */
static struct file_operations chrdevbase_fops = {
  .owner = THIS_MODULE,  
  .open = chrdevbase_open,
  .read = chrdevbase_read,
  .write = chrdevbase_write,
  .release = chrdevbase_release,
};


/*
 * @description  : 驅動入口函數 
 * @param     : 無
 * @return     : 0 成功;其他 失敗
 */
static int __init chrdevbase_init(void)
{
  /* 注冊字符設備驅動 */
  /* 1、創建設備號 */
  if (chrdevbase.major) { /* 定義了設備號 */
    chrdevbase.devid = MKDEV(chrdevbase.major, 0);
    register_chrdev_region(chrdevbase.devid, CHRDEVBASE_CNT, CHRDEVBASE_NAME);
  } else { /* 沒有定義設備號 */
    alloc_chrdev_region(&chrdevbase.devid, 0, CHRDEVBASE_CNT,CHRDEVBASE_NAME); /* 申請設備號 */
    chrdevbase.major = MAJOR(chrdevbase.devid); /* 獲取主設備號 */
    chrdevbase.minor = MINOR(chrdevbase.devid); /* 獲取次設備號 */
  }
  printk("newcheled major=%d,minor=%d
",chrdevbase.major,chrdevbase.minor);


  /* 2、初始化 cdev */
  chrdevbase.cdev.owner = THIS_MODULE;
  cdev_init(&chrdevbase.cdev, &chrdevbase_fops);


  /* 3、添加一個 cdev */
  cdev_add(&chrdevbase.cdev, chrdevbase.devid, CHRDEVBASE_CNT);


  /* 4、創建類 */
  chrdevbase.class = class_create(THIS_MODULE, CHRDEVBASE_NAME);
  if (IS_ERR(chrdevbase.class)) {
    return PTR_ERR(chrdevbase.class);
  }


  /* 5、創建設備 */
  chrdevbase.device = device_create(chrdevbase.class, NULL,chrdevbase.devid, NULL, CHRDEVBASE_NAME);
  if (IS_ERR(chrdevbase.device)) {
    return PTR_ERR(chrdevbase.device);
  }


  return 0;
}


/*
 * @description  : 驅動出口函數
 * @param     : 無
 * @return     : 無
 */
static void __exit chrdevbase_exit(void)
{
  /* 注銷字符設備 */
  cdev_del(&chrdevbase.cdev);/* 刪除 cdev */
  unregister_chrdev_region(chrdevbase.devid, CHRDEVBASE_CNT);/* 注銷設備號 */


  device_destroy(chrdevbase.class, chrdevbase.devid);/* 銷毀設備 */
  class_destroy(chrdevbase.class);/* 銷毀類 */


  printk("[BSP]chrdevbase exit!
");
}


/* 
 * 將上面兩個函數指定為驅動的入口和出口函數 
 */
module_init(chrdevbase_init);
module_exit(chrdevbase_exit);


/* 
 * LICENSE和作者信息
 */
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");

chrdevbaseApp.c文件

#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "fcntl.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"


/*
 * @description    : main主程序
 * @param - argc   : argv數組元素個數
 * @param - argv   : 具體參數
 * @return       : 0 成功;其他 失敗
 */
int main(int argc, char *argv[])
{
  int fd, retvalue;
  char *filename;


  if(argc != 3){
    printf("[APP]Error Usage!
");
    return -1;
  }


  filename = argv[1];


  /* 打開驅動文件 */
  fd  = open(filename, O_RDWR);
  if(fd < 0){
    printf("[APP]Can't open file %s
", filename);
    return -1;
  }


  /* 關閉設備 */
  retvalue = close(fd);
  if(retvalue < 0){
    printf("[APP]Can't close file %s
", filename);
    return -1;
  }


  return 0;
}

4、編譯驅動和應用！

//編譯驅動
make
// 編譯應用
arm-linux-gnueabihf-gcc chrdevbaseApp.c -o chrdevbaseApp

5、把編譯后的文件復制到根文件中！

6、加載驅動！

// 加載驅動
insmod chrdevbase.ko

7、測試驅動！

//讀
./chrdevbaseApp /dev/chrdevbase 1
// 寫
./chrdevbaseApp /dev/chrdevbase 2

| 細節剖析

新字符驅動和舊字符驅動最大的區別不知道各位有沒看出來，就是不用創建設備節點文件和指定設備號，通過系統自動分配就不容易發生沖突，所以學習新字符驅動的第一步先看創建設備號的方式：

相關函數API：

// 如果沒有指定設備號的話就使用如下函數來申請設備號：
int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count, const char *name)
// 如果給定了設備的主設備號和次設備號就使用如下所示函數來注冊設備號即可：
int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name)
//不管是通過alloc_chrdev_region函數還是register_chrdev_region函數申請的設備號，統一使用如下釋放函數:
void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count)

參數 from 是要申請的起始設備號，也就是給定的設備號；參數 count 是要申請的數量，一般都是一個；參數 name 是設備名字。

第二步再看字符設備結構

在 Linux 中使用 cdev 結構體表示一個字符設備，cdev 結構體在 include/linux/cdev.h 文件中的定義如下：

struct cdev {
  struct kobject kobj;
  struct module *owner;
  const struct file_operations *ops;
  struct list_head list;
  dev_t dev;
  unsigned int count;
};

在 cdev 中有兩個重要的成員變量：ops 和 dev，這兩個就是字符設備文件操作函數集合file_operations 以及設備號 dev_t。編寫字符設備驅動之前需要定義一個 cdev 結構體變量，這個變量就表示一個字符設備，如上圖第29行；

定義好 cdev 變量以后就要使用 cdev_init 函數對其進行初始化，cdev_init 函數原型如下：

void cdev_init(struct cdev *cdev, const struct file_operations *fops)

參數 cdev 就是要初始化的 cdev 結構體變量，參數 fops 就是字符設備文件操作函數集合。

cdev_add 函數用于向 Linux 系統添加字符設備(cdev 結構體變量)，首先使用 cdev_init 函數完成對 cdev 結構體變量的初始化，然后使用 cdev_add 函數向 Linux 系統添加這個字符設備。cdev_add 函數原型如下：

int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count)

參數 p 指向要添加的字符設備(cdev 結構體變量)，參數 dev 就是設備所使用的設備號，參數 count 是要添加的設備數量。

卸載驅動的時候一定要使用 cdev_del 函數從 Linux 內核中刪除相應的字符設備，cdev_del函數原型如下：

void cdev_del(struct cdev *p)

參數 p 就是要刪除的字符設備。 mdev 機制

在Linux下通過udev來實現設備文件的自動創建與刪除。使用busybox構建根文件系統的時候，busybox會創建一個udev的簡化版本mdev。


所以，在嵌入式開發中使用mdev來實現設備節點文件的自動創建與刪除。Linux系統中的熱插拔事件也由mdev 管理，在/etc/init.d/rcS 文件中如下語句：


echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug

第三步看類

自動創建設備節點的工作是在驅動程序的入口函數中完成的，一般在 cdev_add 函數后面添加自動創建設備節點相關代碼。首先要創建一個 class 類，class 是個結構體，定義在文件include/linux/device.h 里面。class_create 是類創建函數，class_create 是個宏定義，內容如下：

#define class_create(owner, name) 
({ 
  static struct lock_class_key __key; 
  __class_create(owner, name, &__key); 
})


structclass*__class_create(structmodule*owner,constchar*name,structlock_class_key*key)

將宏 class_create 展開以后內容如下：

struct class *class_create (struct module *owner, const char *name)

class_create 一共有兩個參數，參數 owner 一般為 THIS_MODULE，參數 name 是類名字。返回值是個指向結構體 class 的指針，也就是創建的類。 卸載驅動程序的時候需要刪除掉類，類刪除函數為 class_destroy，函數原型如下：

void class_destroy(struct class *cls);

參數 cls 就是要刪除的類。 第四步看創建設備

節創建好類以后還不能實現自動創建設備節點，還需要在這個類下創建一個設備。使用 device_create 函數在類下面創建設備，device_create 函數原型如下：

struct device *device_create(struct class *class, 
  struct device *parent,
  dev_t devt, 
  void *drvdata, 
  const char *fmt, ...)

device_create 是個可變參數函數，參數 class 就是設備要創建哪個類下面；參數 parent 是父設備，一般為 NULL，也就是沒有父設備；參數 devt 是設備號；參數 drvdata 是設備可能會使用的一些數據，一般為 NULL；參數 fmt 是設備名字，如果設置 fmt=xxx 的話，就會生成/dev/xxx這個設備文件。返回值就是創建好的設備。 卸載驅動的時候需要刪除掉創建的設備，設備刪除函數為 device_destroy，函數原型如下：

void device_destroy(struct class *class, dev_t devt)

參數 class 是要刪除的設備所處的類，參數 devt 是要刪除的設備號。 第五步看注銷

初始化的時候創建了啥，注銷設備的時候就需要銷毀初始化創建的東西，注意注銷的順序是有要求的，不能誰便顛倒順序！ | 特別說明 每個硬件設備都有一些屬性，比如主設備號(dev_t)，類(class)、設備(device)、開關狀態(state)等等，在編寫驅動的時候你可以將這些屬性全部寫成變量的形式不是很合理的，這時候就可以設置文件私有數據！