學(xué)習(xí)裸機(jī)或者STM32的時(shí)候關(guān)于驅(qū)動(dòng)的開發(fā)就是初始化相應(yīng)的外設(shè)寄存器，在Linux驅(qū)動(dòng)開發(fā)中肯定也是要初始化相應(yīng)的外設(shè)寄存器，這個(gè)是毫無(wú)疑問(wèn)的。只是在Linux驅(qū)動(dòng)開發(fā)中我們需要按照其規(guī)定的框架來(lái)編寫驅(qū)動(dòng)，所以說(shuō)學(xué)Linux驅(qū)動(dòng)開發(fā)重點(diǎn)是學(xué)習(xí)其驅(qū)動(dòng)框架。

APP使用open函數(shù)打開文件時(shí)，可以得到一個(gè)整數(shù)，這個(gè)整數(shù)被稱為文件句柄。對(duì)于APP的每一個(gè)文件句柄，在內(nèi)核里面都有一個(gè)struct file與之對(duì)應(yīng)。

struct file

我們使用open打開文件時(shí)，傳入的 flags、mode等參數(shù)會(huì)被記錄在內(nèi)核中對(duì)應(yīng)的struct file結(jié)構(gòu)體里(f_flags、f_mode)：

int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);

去讀寫文件時(shí)，文件的當(dāng)前偏移地址也會(huì)保存在struct file結(jié)構(gòu)體的f_pos成員里。

open->struct file

打開字符設(shè)備節(jié)點(diǎn)時(shí)，內(nèi)核中也有對(duì)應(yīng)的struct file注意這個(gè)結(jié)構(gòu)體中的結(jié)構(gòu)體：struct file_operations *f_op，這是由驅(qū)動(dòng)程序提供的。

驅(qū)動(dòng)程序的 struct file

驅(qū)動(dòng)程序的 open/read/write

結(jié)構(gòu)體struct file_operations的定義如下，上面也講過(guò)了。

應(yīng)用程序調(diào)用open函數(shù)打開hello_drv這個(gè)設(shè)備，打開以后可以使用write 函數(shù)向hello_drv的寫緩沖區(qū)writebuf中寫入數(shù)據(jù)(不超過(guò) 100 個(gè)字節(jié))，也可以使用read函數(shù)讀取讀緩沖區(qū)readbuf中的數(shù)據(jù)操作，操作完成以后應(yīng)用程序使用close函數(shù)關(guān)閉chrdevbase設(shè)備。

#include <linux/module.h>#include <linux/fs.h>#include <linux/errno.h>#include <linux/miscdevice.h>#include <linux/KERNEL.h>#include <linux/major.h>#include <linux/mutex.h>#include <linux/proc_fs.h>#include <linux/seq_file.h>#include <linux/stat.h>#include <linux/init.h>#include <linux/device.h>#include <linux/tty.h>#include <linux/kmod.h>#include <linux/gfp.h>/* 1. 確定主設(shè)備號(hào)*/static int major = 200;static char kernel_buf[1024];static struct class *hello_class;#define MIN(a, b) (a < b ? a : b)/* 3. 實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的open/read/write等函數(shù)，填入file_operations結(jié)構(gòu)體 */static ssize_t hello_drv_read (struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset){ int err; printk("%s %s line %d\", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); err = copy_to_user(buf, kernel_buf, MIN(1024, size)); return MIN(1024, size);}static ssize_t hello_drv_write (struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *offset){ int err; printk("%s %s line %d\", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); err = copy_from_user(kernel_buf, buf, MIN(1024, size)); return MIN(1024, size);}static int hello_drv_open (struct inode *node, struct file *file){ printk("%s %s line %d\", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); return 0;}static int hello_drv_close (struct inode *node, struct file *file){ printk("%s %s line %d\", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); return 0;}/* 2. 定義自己的file_operations結(jié)構(gòu)體*/static struct file_operations hello_drv = { .owner = THIS_MODULE, .open = hello_drv_open, .read = hello_drv_read, .write = hello_drv_write, .release = hello_drv_close,};/* 4. 把file_operations結(jié)構(gòu)體告訴內(nèi)核：注冊(cè)驅(qū)動(dòng)程序 *//* 5. 誰(shuí)來(lái)注冊(cè)驅(qū)動(dòng)程序啊？得有一個(gè)入口函數(shù)：安裝驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，就會(huì)去調(diào)用這個(gè)入口函數(shù) */static int __init hello_init(void){ int retvalue; printk("%s %s line %d\", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); retvalue = register_chrdev(major, "hello_drv", &hello_drv); /* /dev/hello */ if(retvalue < 0){ printk("chrdevbase driver register failed\\"); } printk("chrdevbase init!\\"); return 0;}/* 6. 有入口函數(shù)就應(yīng)該有出口函數(shù)：卸載驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，就會(huì)去調(diào)用這個(gè)出口函數(shù)*/static void __exit hello_exit(void){ printk("%s %s line %d\", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); unregister_chrdev(major, "hello_drv");}/* 7. 其他完善：提供設(shè)備信息，自動(dòng)創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn) */module_init(hello_init);module_exit(hello_exit);MODULE_LICENSE("GPL");MODULE_AUTHOR("zhiguoxin");2.4 測(cè)試程序編寫

驅(qū)動(dòng)編寫好以后是需要測(cè)試的，一般編寫一個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)試APP，測(cè)試APP運(yùn)行在用戶空間。測(cè)試APP很簡(jiǎn)單通過(guò)輸入相應(yīng)的指令來(lái)對(duì)hello_drv設(shè)備執(zhí)行讀或者寫操作。

#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <unistd.h>#include <stdio.h>#include <string.h>/*app測(cè)試./hello_drv_test -w www.zhiguoxin.cn./hello_drv_test -r*/int main(int argc, char **argv){ int fd; char buf[1024]; int len; /* 1. 判斷參數(shù) */ if (argc < 2) { printf("Usage: %s -w <string>\", argv[0]); printf(" %s -r\", argv[0]); return -1; } /* 2. 打開文件 */ fd = open("/dev/hello", O_RDWR); if (fd == -1) { printf("can not open file /dev/hello\"); return -1; } /* 3. 寫文件或讀文件 */ if ((0 == strcmp(argv[1], "-w")) && (argc == 3)) { len = strlen(argv[2]) + 1; len = len < 1024 ? len : 1024; write(fd, argv[2], len); } else { len = read(fd, buf, 1024); buf[1023] = '\\0'; printf("APP read : %s\", buf); } close(fd); return 0;}

這里的代碼很簡(jiǎn)單就不用再說(shuō)了，這是linux應(yīng)用開發(fā)的知識(shí)。

KERNELDIR := /home/zhiguoxin/linux/IMX6ULL/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientekCURRENT_PATH := $(shell pwd)obj-m := hello_drv.obuild: kernel_moduleskernel_modules: $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules $(CROSS_COMPILE)arm-linux-gnueabihf-gcc -o hello_drv_test hello_drv_test.c clean: $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean第1行，KERNELDIR表示開發(fā)板所使用的Linux內(nèi)核源碼目錄，使用絕對(duì)路徑，大家根據(jù)自己的實(shí)際情況填寫。第2行，CURRENT_PATH表示當(dāng)前路徑，直接通過(guò)運(yùn)行pwd命令來(lái)獲取當(dāng)前所處路徑。第3行，obj-m表示將hello_drv.c這個(gè)文件編譯為hello_drv.ko模塊。第8行，具體的編譯命令，后面的modules表示編譯模塊，-C表示將當(dāng)前的工作目錄切換到指定目錄中，也就是KERNERLDIR目錄。M表示模塊源碼目錄，make modules命令中加入M=dir以后程序會(huì)自動(dòng)到指定的 dir 目錄中讀取模塊的源碼并將其編譯為.ko 文件。第9行，使用交叉編譯工具鏈將hello_drv_test.c編譯成可以在arm板子上運(yùn)行的hello_drv_test可執(zhí)行文件。

Makefile 編寫好以后輸入make命令編譯驅(qū)動(dòng)模塊，編譯過(guò)程如圖所示

有時(shí)候你可能遇到下面的錯(cuò)誤

這個(gè)錯(cuò)誤的原因是ubuntu中的linux源碼沒有編譯導(dǎo)致的，使用下面的命令將源碼編譯一遍就好了。

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distcleanmake ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- imx_v7_defconfigmake ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- all -j16

編譯成功以后就會(huì)生成一個(gè)叫做hello_drv.ko的文件，此文件就是hello_drv設(shè)備的驅(qū)動(dòng)模塊。至此，hello_drv設(shè)備的驅(qū)動(dòng)就編譯成功。

開發(fā)板啟動(dòng)后通過(guò)NFS掛載Ubuntu目錄的方式，將相應(yīng)的文件拷貝到開發(fā)板上。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是通過(guò)NFS在開發(fā)板上通過(guò)網(wǎng)絡(luò)直接訪問(wèn)ubuntu虛擬機(jī)上的文件，并且就相當(dāng)于自己本地的文件一樣。

因?yàn)槲业拇a都放在/home/zhiguoxin/myproject/alientek_drv_development_source這個(gè)目錄下，所以我們將這個(gè)目錄作為NFS共享文件夾。

Ubuntu IP為192.168.10.100，一般都是掛載在開發(fā)板的mnt目錄下，這個(gè)目錄是專門用來(lái)給我們作為臨時(shí)掛載的目錄。

文件系統(tǒng)目錄簡(jiǎn)介

然后使用MobaXterm軟件通過(guò)SSH訪問(wèn)開發(fā)板。

ubuntu ip:192.168.10.100windows ip:192.168.10.200開發(fā)板ip:192.168.10.50

在開發(fā)板上執(zhí)行以下命令就可以實(shí)現(xiàn)掛載了：

mount -t nfs -o nolock,vers=3 192.168.10.100:/home/zhiguoxin/myproject/alientek_drv_development_source /mnt

就將ARM板的mnt目錄掛載在ubuntu的/home/zhiguoxin/myproject/alientek_drv_development_source目錄下了。這樣我們就可以在Ubuntu下修改文件，然后可以直接在開發(fā)板上執(zhí)行可執(zhí)行文件了。當(dāng)然我這里的/home/zhiguoxin/myproject/和windows之間是一個(gè)共享目錄，我也可以直接在windows上面修改文件，然后ubuntu和開發(fā)板直接進(jìn)行文件同步了。

驅(qū)動(dòng)模塊hello_drv.ko和hello_drv_test可執(zhí)行文件都已經(jīng)準(zhǔn)備好了，接下來(lái)就是運(yùn)行測(cè)試。這里我是用掛載的方式將服務(wù)端的項(xiàng)目文件夾掛載到arm板的mnt目錄，進(jìn)入到/mnt/01_hello_drv目錄輸入如下命令加載hello_drv.ko驅(qū)動(dòng)文件：

insmod hello_drv.ko

如果模塊加載成功，不會(huì)有任何提示，如果失敗會(huì)有提示，可能會(huì)出錯(cuò)的是你的模塊版本和你的arm板內(nèi)版本不一致。

輸入lsmod命令即可查看當(dāng)前系統(tǒng)中存在的模塊

lsmod

當(dāng)前系統(tǒng)只有hello_drv這一個(gè)模塊。輸入如下命令查看當(dāng)前系統(tǒng)中有沒有hello_drv這個(gè)設(shè)備：

cat /proc/devices

可以看出，當(dāng)前系統(tǒng)存在hello_drv這個(gè)設(shè)備，主設(shè)備號(hào)為200，跟我們?cè)O(shè)置的主設(shè)備號(hào)一致。

驅(qū)動(dòng)加載成功需要在/dev目錄下創(chuàng)建一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的設(shè)備節(jié)點(diǎn)文件，應(yīng)用程序就是通過(guò)操作這個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)文件來(lái)完成對(duì)具體設(shè)備的操作。輸入如下命令創(chuàng)建/dev/hello_drv這個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)文件：

mknod /dev/hello_drv c 200 0

其中mknod是創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)命令，/dev/hello_drv 是要?jiǎng)?chuàng)建的節(jié)點(diǎn)文件，c表示這是個(gè)字符設(shè)備，200是設(shè)備的主設(shè)備號(hào)，0是設(shè)備的次設(shè)備號(hào)。創(chuàng)建完成以后就會(huì)存在/dev/hello_drv 這個(gè)文件，可以使用ls /dev/chrdevbase -l命令查看

ls /dev/hello_drv -l

如果hello_drv_test想要讀寫hello_drv設(shè)備，直接對(duì)/dev/hello_drv進(jìn)行讀寫操作即可。相當(dāng)于/dev/hello_drv這個(gè)文件是hello_drv設(shè)備在用戶空間中的實(shí)現(xiàn)。Linux下一切皆文件，包括設(shè)備也是文件，現(xiàn)在大家應(yīng)該是有這個(gè)概念了吧？

一切準(zhǔn)備就緒。使用hello_drv_test軟件操作hello_drv這個(gè)設(shè)備，看看讀寫是否正常，首先進(jìn)行寫操作，將字符串輸入www.zhiguoxin.cn寫入到內(nèi)核中

./hello_drv_test -w www.zhiguoxin.cn

然后再?gòu)膬?nèi)核中將剛寫入的字符串讀出來(lái)

./hello_drv_test -r

可以看到讀寫正常，說(shuō)明我們編寫的hello_drv驅(qū)動(dòng)是沒有問(wèn)題的。

如果不再使用某個(gè)設(shè)備的話可以將其驅(qū)動(dòng)卸載掉，比如輸入如下命令卸載掉 hello_drv這個(gè)設(shè)備：

rmmod hello_drv.ko

卸載以后使用lsmod命令查看hello_drv這個(gè)模塊還存不存在：

可以看出，此時(shí)系統(tǒng)已經(jīng)沒有任何模塊了，hello_drv這個(gè)模塊也不存在了，說(shuō)明模塊卸載成功。而且系統(tǒng)中也沒有了hello_drv這個(gè)設(shè)備。

至此，hello_drv這個(gè)設(shè)備的整個(gè)驅(qū)動(dòng)就驗(yàn)證完成了，驅(qū)動(dòng)工作正常。以后的字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)基本都可以此為模板進(jìn)行編寫。

上面就是Linux中的字符驅(qū)動(dòng)，可能初學(xué)者看起來(lái)還有點(diǎn)難，這里我并沒有講解代碼，因?yàn)闆]有什么好講的，就是我前面在單片機(jī)開發(fā)中的常說(shuō)的面向?qū)ο缶幊毯椭羔樅瘮?shù)的實(shí)際運(yùn)用，所以做嵌入式還是要把C語(yǔ)言的基礎(chǔ)打牢，尤其是結(jié)構(gòu)體、指針和鏈表，如果這三個(gè)你能很好的理解那么Linux驅(qū)動(dòng)編程就非常容易，因?yàn)轵?qū)動(dòng)開發(fā)就=軟件架構(gòu)+硬件操作。而軟件架構(gòu)就需要你要非常熟悉C語(yǔ)言，硬件操作就是你單片機(jī)的那幾個(gè)寄存器操作。當(dāng)然如果你學(xué)了RT-Thread那么學(xué)習(xí)Linux驅(qū)動(dòng)也是非常容易的，因?yàn)镽T-Thread是內(nèi)核+驅(qū)動(dòng)，而FreeRTOS僅僅只是一個(gè)內(nèi)核而已。

原文鏈接：https://mp.weixin.qq.com/s/4J5NGBo3GjLSIFbxIklCUw

轉(zhuǎn)載自：果果小師弟

原文鏈接：我在ARM板上寫的第一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序

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