字符设备驱动模型?

Linux驱动 0 9

在Linux系统中，字符设备驱动模型是处理字符设备的主要方法。字符设备是指那些以字符为单位进行数据传输的设备，如键盘、串口和其他一些随机访问不频繁的设备。相对于块设备，字符设备不需要缓冲区，数据可以直接传送到硬件。下面详细介绍字符设备驱动模型的关键组成和工作方式：

基本组成

设备文件：
- 字符设备在用户空间通过设备文件进行访问，这些文件通常位于/dev目录下。
设备号：
- 每个字符设备都有一个与之对应的主设备号和次设备号。主设备号用于标识设备的驱动程序，次设备号用于区分由同一驱动程序控制的多个设备。
文件操作结构：
- 字符设备驱动需要提供一个file_operations结构，该结构包含指向设备操作函数的指针，如open、read、write、ioctl、close等。

关键函数和接口

注册与注销设备：
- 使用register_chrdev()注册字符设备，指定设备的主设备号、设备名和关联的操作函数。
- 使用unregister_chrdev()注销设备。
设备操作：
- open()：打开设备，通常用于初始化设备或增加设备使用计数。
- release()或close()：关闭设备，用于释放资源或减少设备使用计数。
- read()：从设备读取数据。
- write()：向设备写入数据。
- ioctl()：设备控制，执行设备特定命令。
- poll()：多路复用，用于监测设备状态变化。

设备类和设备文件

设备类（device class）：
- 创建设备类有助于自动创建设备文件，可以使用class_create()来创建。
udev系统：
- 在现代Linux系统中，udev负责在设备驱动程序注册时自动创建设备节点。

示例代码片段

#include <linux/module.h>
#include <linux/version.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/kdev_t.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/cdev.h>

static int my_open(struct inode *i, struct file *f)
{
    printk(KERN_INFO "Driver: open()\n");
    return 0;
}
static int my_close(struct inode *i, struct file *f)
{
    printk(KERN_INFO "Driver: close()\n");
    return 0;
}
static ssize_t my_read(struct file *f, char __user *buf, size_t len, loff_t *off)
{
    printk(KERN_INFO "Driver: read()\n");
    return 0;
}
static ssize_t my_write(struct file *f, const char __user *buf, size_t len, loff_t *off)
{
    printk(KERN_INFO "Driver: write()\n");
    return len;
}
static long my_ioctl(struct file *f, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
    printk(KERN_INFO "Driver: ioctl()\n");
    return 0;
}

static struct file_operations pugs_fops =
{
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = my_open,
    .release = my_close,
    .read = my_read,
    .write = my_write,
    .unlocked_ioctl = my_ioctl
};

static int __init ofcd_init(void) /* Constructor */
{
    printk(KERN_INFO "ofcd registered");
    return 0;
}

static void __exit ofcd_exit(void) /* Destructor */
{
    printk(KERN_INFO "ofcd unregistered");
}

module_init(ofcd_init);
module_exit(ofcd_exit);

这段代码为一个简单的字符设备驱动提供了基本框架，其中包含了设备的打开、关闭、读取、写入和IO控制操作。这是理解字符设备驱动模型的一个好起点。

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