一、重要知識點


1. 主次設(shè)備號

dev_t

dev_t是內(nèi)核中用來表示設(shè)備編號的數(shù)據(jù)類型;

int MAJOR(dev_t dev)

int MINOR(dev_t dev)

這兩個宏抽取主次設(shè)備號。

dev­_t MKDEV(unsigned int major, unsignedint minor)

這個宏由主/次設(shè)備號構(gòu)造一個dev_t結(jié)構(gòu)。



2. 分配和釋放設(shè)備號

int register_chardev_region(dev_t first,unsigned int count, char *name)

靜態(tài)申請設(shè)備號。

Int alloc_chardev_region(dev_t *dev,unsigned int firstminor, unsigned int count, char *name)

動態(tài)申請設(shè)備號，注意第一個參數(shù)是傳地址，而靜態(tài)則是傳值。



3. 幾種重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

struct file

file結(jié)構(gòu)代表一個打開的文件，它由內(nèi)核在open時創(chuàng)建，并傳遞給該文件上進行操作的所有函數(shù)，直到最后的close函數(shù)。

file結(jié)構(gòu)private_data是跨系統(tǒng)調(diào)用時保存狀態(tài)信息非常有用的資源。

file結(jié)構(gòu)的f_ops 保存了文件的當(dāng)前讀寫位置。

struct inode

內(nèi)核用inode代表一個磁盤上的文件，它和file結(jié)構(gòu)不同，后者表示打開的文件描述符。對于單個文件，可能會有許多個表示打開文件的文件描述符file結(jié)構(gòu)，但他們都指單個inode結(jié)構(gòu)。inode的dev_t i_rdev成員包含了真正的設(shè)備編號，struct cdev *i_cdev包含了指向struct cdev結(jié)構(gòu)的指針。

struct file_operations

file_operations結(jié)構(gòu)保存了字符設(shè)備驅(qū)動程序的方法。



4. 字符設(shè)備的注冊和注銷

struct cdev *cdev_alloc(void);

void cdev_init(struct cdev *dev, structfile_operations *fops);

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

void cdev_del(struct cdev *dev);

用來管理cdev結(jié)構(gòu)的函數(shù)，內(nèi)核中使用該結(jié)構(gòu)表示字符設(shè)備。注意cdev_add函數(shù)的count參數(shù)為次設(shè)備的個數(shù)，要想擁有多個次設(shè)備，就必須將該參數(shù)設(shè)為次設(shè)備的個數(shù)。



5. 并發(fā)處理

信號量和自旋鎖的區(qū)別，使用信號量時當(dāng)調(diào)用進程試圖獲得一個鎖定了的鎖時會導(dǎo)致進程睡眠，而自旋鎖則是一直循法的等待一直到該鎖解鎖了為止。

1)信號量

DECLARE_MUTEX(name);

DECLARE_MUTEX_LOCKED(name);

聲明和初始化用在互斥模式中的信號量的兩個宏

void init_MUTEX(struct semaphore *sem)

void init_MUTEX_LOCKER(struct semaphore*sem);

這兩個函數(shù)可以在運行時初始化信號量

void down(struct semaphore *sem);

int down_interruptible(struct semaphore*sem);

int down_trylock(struct semahpore *sem);

void up(struct semaphore *sem);

鎖定和解鎖信號量。如果必要,down會將調(diào)用進程置于不可中斷的休眠狀態(tài)；相反，down_interruptible可被信號中斷。down_trylock不會休眠，并且會在信號量不可用時立即返回。鎖定信號量的代碼最后必須使用up解鎖該信號量。

2)自旋鎖

spionlock_t lock = SPIN_LOCK_UNLOCKED;

spin_lock_init(spinlock_t *lock);

初始化自旋鎖的兩種方式。

voidspin_lock(spinlock_t *lock);

鎖定自旋鎖

voidspin_unlock(spinlock_t *lock);

解鎖自旋鎖

二、驅(qū)動代碼




view plaincopy to clipboardprint?#include <linux/module.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/system.h>
#include <asm/uaccess.h>


#define MEMDEV_MAJOR 251
#define MEMDEV_NUM 2
#define MEMDEV_SIZE 1024

struct mem_dev
{
unsignedint size;
char*data;
structsemaphore sem;
};


static int mem_major = MEMDEV_MAJOR;

struct cdev mem_cdev;
struct mem_dev *mem_devp;


static int mem_open(struct inode *inode,struct file *filp)
{
structmem_dev *dev;
unsignedint num;

printk("mem_open.\n");

num= MINOR(inode->i_rdev);//獲得次設(shè)備號
if(num> (MEMDEV_NUM -1)) //檢查次設(shè)備號有效性
return-ENODEV;

dev= &mem_devp[num];
filp->private_data= dev; //將設(shè)備結(jié)構(gòu)保存為私有數(shù)據(jù)

return0;
}

static int mem_release(struct inode *inode,struct file *filp)
{
printk("mem_release.\n");
return0;
}

static ssize_t mem_read(struct file *filp,char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
{
intret = 0;
structmem_dev *dev;
unsignedlong p;
unsignedlong count;

printk("mem_read.\n");

dev= filp->private_data;//獲得設(shè)備結(jié)構(gòu)
count= size;
p= *ppos;

//檢查偏移量和數(shù)據(jù)大小的有效性
if(p> MEMDEV_SIZE)
return0;
if(count> (MEMDEV_SIZE-p))
count= MEMDEV_SIZE - p;

if(down_interruptible(&dev->sem))//鎖定互斥信號量
return -ERESTARTSYS;

//讀取數(shù)據(jù)到用戶空間
if(copy_to_user(buf,dev->data+p, count)){
ret= -EFAULT;
printk("copyfrom user failed\n");
}
else{
*ppos+= count;
ret= count;
printk("read%d bytes from dev\n", count);
}

up(&dev->sem);//解鎖互斥信號量

returnret;
}

static ssize_t mem_write(struct file *filp,const char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)//注意：第二個參數(shù)和read方法不同
{
intret = 0;
structmem_dev *dev;
unsignedlong p;
unsignedlong count;

printk("mem_write.\n");

dev= filp->private_data;
count= size;
p= *ppos;

if(p> MEMDEV_SIZE)
return0;
if(count> (MEMDEV_SIZE-p))
count= MEMDEV_SIZE - p;

if(down_interruptible(&dev->sem))//鎖定互斥信號量
return-ERESTARTSYS;

if(copy_from_user(dev->data+p,buf, count)){
ret= -EFAULT;
printk("copyfrom user failed\n");
}
else{
*ppos+= count;
ret= count;
printk("write%d bytes to dev\n", count);
}

up(&dev->sem);//解鎖互斥信號量

returnret;
}

static loff_t mem_llseek(struct file *filp,loff_t offset, int whence)
{
intnewpos;

printk("mem_llseek.\n");

switch(whence)
{
case0:
newpos= offset;
break;

case1:
newpos= filp->f_pos + offset;
break;

case2:
newpos= MEMDEV_SIZE - 1 + offset;
break;

default:
return-EINVAL;
}

if((newpos<0)|| (newpos>(MEMDEV_SIZE - 1)))
return-EINVAL;

filp->f_pos= newpos;
returnnewpos;
}
static const struct file_operationsmem_fops = {
.owner= THIS_MODULE,
.open= mem_open,
.write= mem_write,
.read= mem_read,
.release= mem_release,
.llseek= mem_llseek,
};

static int __init memdev_init(void)
{
intresult;
interr;
inti;

//申請設(shè)備號
dev_tdevno = MKDEV(mem_major, 0);

if(mem_major)
result= register_chrdev_region(devno, MEMDEV_NUM, "memdev");//注意靜態(tài)申請的dev_t參數(shù)和動態(tài)dev_t參數(shù)的區(qū)別 <