一个Linux2.6版内核字符驱动的例子

转自：http://blog.csdn.net/racehorse/archive/2007/11/14/1884038.aspx
看了《Linux设备驱动程序》的前几章，我结合这篇教程中给出的一个2.4版内核的字符驱动，自己编写了一个2.6版内核的驱动程序，并且加上了详细的注释。这个程序很简单，但是对初学者把握2.6版内核的字符驱动的脉络应该有一定的帮助，也可以算作我对《Linux设备驱动程序》前几章学习的一个小结。
#globalvar.c
#include <linux/module.h> //模块所需的大量符号和函数定义
#include <linux/init.h> //指定初始化和清楚函数
#include <linux/fs.h> //文件系统相关的函数和头文件
#include <linux/cdev.h> //cdev结构的头文件
#include <asm/uaccess.h> //在内核和用户空间中移动数据的函数

MODULE_LICENSE("GPL"); //指定代码使用的许可证

//文件操作函数的声明
int globalvar_open(struct inode *, struct file *);
int globalvar_release(struct inode *, struct file *);
ssize_t globalvar_read(struct file *, char *, size_t, loff_t *);
ssize_t globalvar_write(struct file *, const char *, size_t, loff_t *);

int dev_major = 50; //指定主设备号
int dev_minor = 0; //指定次设备号

struct file_operations globalvar_fops= //将文件操作与分配的设备号相连
{
owner: THIS_MODULE, //指向拥有该模块结构的指针
open: globalvar_open,
release: globalvar_release,
read: globalvar_read,
write: globalvar_write,
};

struct globalvar_dev //用来表示我们定义设备的结构
{
int global_var; //这个变量代表要操作的设备
struct cdev cdev; //内核中表示字符设备的结构
};

struct globalvar_dev *my_dev; //设备结构的指针

static void __exit globalvar_exit(void) //退出模块时的操作
{
dev_t devno=MKDEV(dev_major, dev_minor); //dev_t是用来表示设备编号的结构
cdev_del(&my_dev->cdev); //从系统中移除一个字符设备
kfree(my_dev); //释放自定义的设备结构
unregister_chrdev_region(devno, 1); //注销已注册的驱动程序

printk("globalvar unregister success\n");
}

static int __init globalvar_init(void) //初始化模块的操作
{
int ret, err;
dev_t devno=MKDEV(dev_major, dev_minor);

//动态分配设备号，次设备号已经指定
ret=alloc_chrdev_region(&devno, dev_minor, 1, "globalvar");
//保存动态分配的主设备号
dev_major=MAJOR(devno);
//根据期望值分配设备号
//ret=register_chrdev_region(devno, 1, "globalvar");
if(ret<0)
{
printk("globalvar register failure\n");
globalvar_exit(); //如果注册设备号失败就退出系统
return ret;
}
else
{
printk("globalvar register success\n");
}

//为设备在内核空间分配空间
my_dev=kmalloc(sizeof(struct globalvar_dev), GFP_KERNEL);
if(!my_dev)
{
ret=-ENOMEM; //如果分配失败返回错误信息
printk("create device failed\n");
}
else //如果分配成功就可以完成设备的初始化
{
my_dev->global_var=0; //设备变量初始化为0
cdev_init(&my_dev->cdev, &globalvar_fops); //初始化设备中的cdev结构
my_dev->cdev.owner=THIS_MODULE; //初始化cdev中的所有者字段
err=cdev_add(&my_dev->cdev, devno, 1); //向内核添加这个cdev结构的信息
if(err<0)
printk("add device failure\n"); //如果添加失败打印错误消息
}
return ret;
}

//打开设备文件系统调用对应的操作
int globalvar_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
struct globalvar_dev *dev;
//根据inode结构的cdev字段，获得整个设备结构的指针
dev=container_of(inode->i_cdev, struct globalvar_dev, cdev);
//将file结构中的private_data字段指向已分配的设备结构
filp->private_data=dev;
return 0;
}

//关闭设备文件系统调用对应的操作
int globalvar_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
return 0;
}

//读设备文件系统调用对应的操作
ssize_t globalvar_read(struct file *filp, char *buf, size_t len, loff_t *off)
{
//获取指向已分配数据的指针
struct globalvar_dev *dev=filp->private_data;
//将设备变量值复制到用户空间
if(copy_to_user(buf, &dev->global_var, sizeof(int)))
{
return -EFAULT;
}
return sizeof(int); //返回读取数据的大小
}

//写设备文件系统调用对应的操作
ssize_t globalvar_write(struct file *filp, const char *buf, size_t len, loff_t *off)
{
//获取指向已分配数据的指针
struct globalvar_dev *dev=filp->private_data;
//从用户空间复制数据到内核中的设备变量
if(copy_from_user(&dev->global_var, buf, sizeof(int)))
{
return -EFAULT;
}
return sizeof(int); //返回写数据的大小
}

module_init(globalvar_init); //模块被装载时调用globalvar_init
module_exit(globalvar_exit); //模块被卸载时调用globalvar_exit

按如下内容编写一个Makefile文件，然后输入make就可以开始自动编译了。编译之后得到了一个名为globalvar.ko的模块文件，这就是我们需要的设备驱动文件。
#Makefile
ifneq ($(KERNELRELEASE), )
obj-m := globalvar.o
else
KERNELDIR ?= /lib/modules/$(shell uname -r)/build
PWD := $(shell pwd)
all:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
clean:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) clean
endif

接下来运行如下代码，将驱动加入内核。
insmod globalvar.ko
此时可以用dmesg或lsmod命令检查一下模块加载是否成功。如果没有问题，就可以使用mknod构造一个设备文件：
mknod /dev/globalvar c

最后，按照下面内容编写一个简单的测试文件并用gcc编译。
#test.c
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>

main()
{
int fd, num;
fd=open("/dev/globalvar", O_RDWR, S_IRUSR|S_IWUSR); //可读写方式打开设备文件
if(fd!=-1)
{
read(fd, &num, sizeof(int)); //读取设备变量
printf("The globalvar is %d\n", num);

printf("Please input the num written to globalvar\n");
scanf("%d", &num);
write(fd, &num, sizeof(int)); //写设备变量

read(fd, &num, sizeof(int)); //再次读取刚才写的值
printf("The globalvar is %d\n", num);

close(fd); //关闭设备文件
}
else
{
printf("Device open failure\n");
}
}
如果前面的内容都无误，就可以使用上面的测试程序读写刚才编写的设备文件了。