linux驱动：[2]字符设备驱动memdev

Linux 内存模拟字符设备驱动程序

测试平台：

代码一览（解析见下方）

驱动程序以及Makefile如下：

memdev.c:

#include 
   
    #include 
    
     #include 
     
      #include 
      
       #include 
       
        #include 
        
         #include 
         
          #include 
          
           #include 
           
            #include 
            
             #include 
             
              #ifndef MEMDEV_MAJOR#define MEMDEV_MAJOR 254#endif#ifndef MEMDEV_NR_DEVS#define MEMDEV_NR_DEVS 2#endif#ifndef MEMDEV_SIZE#define MEMDEV_SIZE 4096#endifstruct mem_dev { char *data; unsigned long size;};static int mem_major = MEMDEV_MAJOR;module_param(mem_major, int, S_IRUGO);struct mem_dev *mem_devp;struct cdev cdev;int mem_open(struct inode *inode, struct file *filp){ struct mem_dev *dev; int num = MINOR(inode->i_rdev); if (num >= MEMDEV_NR_DEVS) return -ENODEV; dev = &mem_devp[num]; filp->private_data = dev; return 0;}int mem_release(struct inode *inode, struct file *filp){ return 0;}static ssize_t mem_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t size, loff_t *poss){ unsigned long p = *poss; unsigned int count = size; int ret = 0; struct mem_dev *dev = filp->private_data; if (p >= MEMDEV_SIZE) return 0; if (count > MEMDEV_SIZE-p) count = MEMDEV_SIZE-p; if(copy_to_user(buf, (void*)(dev->data + p), count)) { ret = -EFAULT; } else { *poss += count; ret = count; printk(KERN_INFO "read %d bytes from %lu\n", count, p); } return ret;}static ssize_t mem_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t size, loff_t *poss){ unsigned long p = *poss; unsigned int count = size; int ret = 0; struct mem_dev *dev = filp->private_data; if (p >= MEMDEV_SIZE) return 0; if (count > MEMDEV_SIZE-p) count = MEMDEV_SIZE - p; if (copy_from_user(dev->data + p, buf, count)) { ret = -EFAULT; } else { *poss += count; ret = count; printk(KERN_INFO "write %d bytes from %lu\n", count, p); } return ret;}static loff_t mem_llseek(struct file *filp, loff_t offset, int whence){ loff_t newpos; switch (whence) { case 0: newpos = offset; break; case 1: newpos = filp->f_pos + offset; break; case 2: newpos = MEMDEV_SIZE - 1 + offset; break; default: return -EINVAL; } if ((newpos < 0) || (newpos > MEMDEV_SIZE)) return -EINVAL; filp->f_pos = newpos; return newpos;}static const struct file_operations mem_fops ={ .owner = THIS_MODULE, .llseek = mem_llseek, .read = mem_read, .write = mem_write, .open = mem_open, .release = mem_release,};static int memdev_init(void){ int result; int i; dev_t devno = MKDEV(mem_major, 0); if (mem_major) result = register_chrdev_region(devno, 2, "memdev"); else { result = alloc_chrdev_region(&devno, 0, 2, "memdev"); mem_major = MAJOR(devno); } if (result < 0) return result; cdev_init(&cdev, &mem_fops); cdev.owner = THIS_MODULE; cdev.ops = &mem_fops; cdev_add(&cdev, MKDEV(mem_major, 0), MEMDEV_NR_DEVS); mem_devp = kmalloc(MEMDEV_NR_DEVS * sizeof(struct mem_dev), GFP_KERNEL); if (!mem_devp) { result = -ENOMEM; goto fail_malloc; } memset(mem_devp, 0, MEMDEV_NR_DEVS * sizeof(struct mem_dev)); for (i = 0; i < MEMDEV_NR_DEVS; i++) { mem_devp[i].size = MEMDEV_SIZE; mem_devp[i].data = kmalloc(MEMDEV_SIZE, GFP_KERNEL); memset(mem_devp[i].data, 0, MEMDEV_SIZE); } printk("memdev init success\n"); return 0;fail_malloc: unregister_chrdev_region(devno, 2); return result;}static void memdev_exit(void){ cdev_del(&cdev); kfree(mem_devp); unregister_chrdev_region(MKDEV(mem_major, 0), 2); printk("memdev exit success\n");}MODULE_AUTHOR("Ziping Chen 
              
               ");MODULE_LICENSE("GPL");module_init(memdev_init);module_exit(memdev_exit);

Makefile:

obj-m := memdev.o #编译进模块KERNELDIR := /lib/modules/4.11.0-rc4-00064-g89970a0-dirty/build #此处为linux内核库目录PWD := $(shell pwd) #获取当前目录OUTPUT := $(obj-m) $(obj-m:.o=.ko) $(obj-m:.o=.mod.o) $(obj-m:.o=.mod.c) modules.order Module.symversmodules:    $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modulesclean:    rm -rf $(OUTPUT)

在shell中使用以下命令装载驱动程序：

(这里以主设备号为181进行测试)

$ make$ insmod memdev.ko mem_major=181$ mknod /dev/memdev0 c 181 0

使用linux c进行测试：

memapp.c:

#include 
   
    #include 
    
     #include 
     
      #include 
      
       #include 
       
        int main(){    int fd;    char buf[4096];    strcpy(buf,"memory simulate char device test...\n");    printf("original buf:%s\n",buf);     fd = open("/dev/memdev0",O_RDWR);    if (fd == -1) {        printf("open memdev failed!\n");        return -1;    }    write(fd, buf, sizeof(buf));    lseek(fd, 0, SEEK_SET);    strcpy(buf, "nothing here");    read(fd, buf, sizeof(buf));    printf("read buf:%s\n", buf);    return 0;}

进行编译、测试：

$ gcc -o memapp memapp.c

实验成功！

代码解析：

一、分配设备号

if (mem_major)        result = register_chrdev_region(devno, 2, "memdev");else {        result = alloc_chrdev_region(&devno, 0, 2, "memdev");        mem_major = MAJOR(devno);}

如果定义的参数mem_major不为0(上面测试用了181),则进行静态分配

register_chrdev_region(devno, 2, "memdev");//静态分配设备号为devno的设备

如果mem_major为0则进行动态分配

alloc_chrdev_region(&devno, 0, 2, "memdev");//动态分配主设备号为devno，次设备号为0的设备

二、初始化cdev结构

/linux/include/linux/cdev.h:

struct cdev {    struct kobject kobj;//每个 cdev 都是一个 kobject    struct module *owner;//指向实现驱动的模块    const struct file_operations *ops;//操纵这个字符设备文件的方法    struct list_head list;//与 cdev 对应的字符设备文件的 inode->i_devices 的链表头    dev_t dev;//起始设备编号    unsigned int count;//设备范围号大小};

一个 cdev 一般它有两种定义初始化方式：静态的和动态的。

静态内存定义初始化：

struct cdev my_cdev;cdev_init(&my_cdev, &fops);my_cdev.owner = THIS_MODULE;

动态内存定义初始化：

struct cdev *my_cdev = cdev_alloc();my_cdev->ops = &fops;my_cdev->owner = THIS_MODULE;

两种使用方式的功能是一样的，只是使用的内存区不一样，一般视实际的数据结构需求而定。

源码分析：

struct cdev *cdev_alloc(void){   struct cdev *p = kzalloc(sizeof(struct cdev), GFP_KERNEL);   if (p) {       INIT_LIST_HEAD(&p->list);       kobject_init(&p->kobj, &ktype_cdev_dynamic);   }   return p;}

void cdev_init(struct cdev *cdev, const struct file_operations *fops){   memset(cdev, 0, sizeof *cdev);   INIT_LIST_HEAD(&cdev->list);   kobject_init(&cdev->kobj, &ktype_cdev_default);   cdev->ops = fops;}

可见，两个函数完成都功能基本一致。

三、添加cdev

初始化 cdev 后，需要把它添加到系统中去。为此可以调用 cdev_add() 函数。传入 cdev 结构的指针，起始设备编号，以及设备编号范围。

int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count){   p->dev = dev;   p->count = count;   return kobj_map(cdev_map, dev, count, NULL, exact_match, exact_lock, p);}

简单地说，设备驱动程序通过调用cdev_add把它所管理的设备对象的指针嵌入到一个类型为struct probe的节点之中，然后再把该节点加入到cdev_map所实现的哈希链表中。

对系统而言，当设备驱动程序成功调用了cdev_add之后，就意味着一个字符设备对象已经加入到了系统，在需要的时候，系统就可以找到它。对用户态的程序而言，cdev_add调用之后，就已经可以通过文件系统的接口调用到我们的驱动程序。

四、卸载cdev

当一个字符设备驱动不再需要的时候（比如模块卸载），就可以用 cdev_del() 函数来释放 cdev 占用的内存。

void cdev_del(struct cdev *p){   cdev_unmap(p->dev, p->count);   kobject_put(&p->kobj);}

其中 cdev_unmap() 调用 kobj_unmap() 来释放 cdev_map 散列表中的对象。kobject_put() 释放 cdev 结构本身。

我的个人主页：

我的个人站点博客：

我的CSDN博客：

我的简书：

我的GitHub：
欢迎相互follow～

转载地址：http://onloi.baihongyu.com/

你可能感兴趣的文章