字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)開發(fā)的基本步驟可以看上一篇，本節(jié)就以 chrdevbase 這個(gè)虛擬設(shè)備為例，完整的編寫一個(gè)字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊。chrdevbase 不是實(shí)際存在的一個(gè)設(shè)備，方便講解字符設(shè)備的開發(fā)而引入的一個(gè)虛擬設(shè)備。chrdevbase 設(shè)備有兩個(gè)緩沖區(qū)，一個(gè)為讀緩沖區(qū)，一個(gè)為寫緩沖區(qū)，這兩個(gè)緩沖區(qū)的大小都為 100 字節(jié)。在應(yīng)用程序中可以向 chrdevbase 設(shè)備的寫緩沖區(qū)中寫入數(shù)據(jù)，從讀緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù)。chrdevbase 這個(gè)虛擬設(shè)備的功能很簡單，但是它包含了字符設(shè)備的最基本功能。

|需求目標(biāo)

應(yīng)用程序調(diào)用 open 函數(shù)打開 chrdevbase 這個(gè)設(shè)備，打開以后可以使用 write 函數(shù)向chrdevbase 的寫緩沖區(qū) writebuf 中寫入數(shù)據(jù)(不超過 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。

|實(shí)現(xiàn)過程

1.新建文件一個(gè)nxp文件夾,然后把原廠內(nèi)核文件復(fù)制過來

2、創(chuàng)建Linux_Drivers用于存放驅(qū)動(dòng)文件，創(chuàng)建01_chrdevbase用于存放chrdevbase實(shí)驗(yàn)文件，chrdevbase.c是底層驅(qū)動(dòng)代碼，chrdevbaseApp.c是應(yīng)用代碼，Makefile編譯底層驅(qū)動(dòng)；

3、編寫代碼

chrdevbase.c文件

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 


#define CHRDEVBASE_MAJOR  200        /* 主設(shè)備號(hào) */
#define CHRDEVBASE_NAME    "chrdevbase"   /* 設(shè)備名     */


static char readbuf[100];    /* 讀緩沖區(qū) */
static char writebuf[100];    /* 寫緩沖區(qū) */
static char kerneldata[] = {"kernel data!"};


/*
 * @description    : 打開設(shè)備
 * @param - inode   : 傳遞給驅(qū)動(dòng)的inode
 * @param - filp   : 設(shè)備文件，file結(jié)構(gòu)體有個(gè)叫做private_data的成員變量
 *             一般在open的時(shí)候?qū)rivate_data指向設(shè)備結(jié)構(gòu)體。
 * @return       : 0 成功;其他 失敗
 */
static int chrdevbase_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
  //printk("chrdevbase open!
");
  return 0;
}


/*
 * @description    : 從設(shè)備讀取數(shù)據(jù) 
 * @param - filp   : 要打開的設(shè)備文件(文件描述符)
 * @param - buf   : 返回給用戶空間的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)
 * @param - cnt   : 要讀取的數(shù)據(jù)長度
 * @param - offt   : 相對(duì)于文件首地址的偏移
 * @return       : 讀取的字節(jié)數(shù)，如果為負(fù)值，表示讀取失敗
 */
static ssize_t chrdevbase_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
  int retvalue = 0;
  
  /* 向用戶空間發(fā)送數(shù)據(jù) */
  memcpy(readbuf, kerneldata, sizeof(kerneldata));
  retvalue = copy_to_user(buf, readbuf, cnt);
  if(retvalue == 0){
    printk("kernel senddata ok!
");
  }else{
    printk("kernel senddata failed!
");
  }
  
  //printk("chrdevbase read!
");
  return 0;
}


/*
 * @description    : 向設(shè)備寫數(shù)據(jù) 
 * @param - filp   : 設(shè)備文件，表示打開的文件描述符
 * @param - buf   : 要寫給設(shè)備寫入的數(shù)據(jù)
 * @param - cnt   : 要寫入的數(shù)據(jù)長度
 * @param - offt   : 相對(duì)于文件首地址的偏移
 * @return       : 寫入的字節(jié)數(shù)，如果為負(fù)值，表示寫入失敗
 */
static ssize_t chrdevbase_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
  int retvalue = 0;
  /* 接收用戶空間傳遞給內(nèi)核的數(shù)據(jù)并且打印出來 */
  retvalue = copy_from_user(writebuf, buf, cnt);
  if(retvalue == 0){
    printk("kernel recevdata:%s
", writebuf);
  }else{
    printk("kernel recevdata failed!
");
  }
  
  //printk("chrdevbase write!
");
  return 0;
}


/*
 * @description    : 關(guān)閉/釋放設(shè)備
 * @param - filp   : 要關(guān)閉的設(shè)備文件(文件描述符)
 * @return       : 0 成功;其他 失敗
 */
static int chrdevbase_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
  //printk("chrdevbase release！
");
  return 0;
}


/*
 * 設(shè)備操作函數(shù)結(jié)構(gòu)體
 */
static struct file_operations chrdevbase_fops = {
  .owner = THIS_MODULE,  
  .open = chrdevbase_open,
  .read = chrdevbase_read,
  .write = chrdevbase_write,
  .release = chrdevbase_release,
};


/*
 * @description  : 驅(qū)動(dòng)入口函數(shù) 
 * @param     : 無
 * @return     : 0 成功;其他 失敗
 */
static int __init chrdevbase_init(void)
{
  int retvalue = 0;


  /* 注冊(cè)字符設(shè)備驅(qū)動(dòng) */
  retvalue = register_chrdev(CHRDEVBASE_MAJOR, CHRDEVBASE_NAME, &chrdevbase_fops);
  if(retvalue < 0){
    printk("chrdevbase driver register failed
");
  }
  printk("chrdevbase init!
");
  return 0;
}


/*
 * @description  : 驅(qū)動(dòng)出口函數(shù)
 * @param     : 無
 * @return     : 無
 */
static void __exit chrdevbase_exit(void)
{
  /* 注銷字符設(shè)備驅(qū)動(dòng) */
  unregister_chrdev(CHRDEVBASE_MAJOR, CHRDEVBASE_NAME);
  printk("chrdevbase exit!
");
}


/* 
 * 將上面兩個(gè)函數(shù)指定為驅(qū)動(dòng)的入口和出口函數(shù) 
 */
module_init(chrdevbase_init);
module_exit(chrdevbase_exit);


/* 
 * LICENSE和作者信息
 */
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");

chrdevbaseApp.c文件

#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "fcntl.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"


static char usrdata[] = {"usr data!"};


/*
 * @description    : main主程序
 * @param - argc   : argv數(shù)組元素個(gè)數(shù)
 * @param - argv   : 具體參數(shù)
 * @return       : 0 成功;其他 失敗
 */
int main(int argc, char *argv[])
{
  int fd, retvalue;
  char *filename;
  char readbuf[100], writebuf[100];


  if(argc != 3){
    printf("Error Usage!
");
    return -1;
  }


  filename = argv[1];


  /* 打開驅(qū)動(dòng)文件 */
  fd  = open(filename, O_RDWR);
  if(fd < 0){
    printf("Can't open file %s
", filename);
    return -1;
  }


  if(atoi(argv[2]) == 1){ 
    /* 從驅(qū)動(dòng)文件讀取數(shù)據(jù) */
    retvalue = read(fd, readbuf, 50);
    if(retvalue < 0){
      printf("read file %s failed!
", filename);
    }else{
      /*  讀取成功，打印出讀取成功的數(shù)據(jù) */
      printf("read data:%s
",readbuf);
    }
  }


  if(atoi(argv[2]) == 2){
    /* 向設(shè)備驅(qū)動(dòng)寫數(shù)據(jù) */
    memcpy(writebuf, usrdata, sizeof(usrdata));
    retvalue = write(fd, writebuf, 50);
    if(retvalue < 0){
      printf("write file %s failed!
", filename);
    }
  }


  /* 關(guān)閉設(shè)備 */
  retvalue = close(fd);
  if(retvalue < 0){
    printf("Can't close file %s
", filename);
    return -1;
  }


  return 0;
}

Makefile文件

KERNELDIR := /home/noah/linux/nxp/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga
CURRENT_PATH := $(shell pwd)
obj-m := chrdevbase.o


build: kernel_modules


kernel_modules:
  $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules
clean:
  $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean

相關(guān)解析：

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)際情況填寫即可。
第2行，CURRENT_PATH表示當(dāng)前路徑，直接通過運(yùn)行“pwd”命令來獲取當(dāng)前所處路徑。
第 3 行，obj-m 表示將 chrdevbase.c 這個(gè)文件編譯為 chrdevbase.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。

4、編譯驅(qū)動(dòng)

直接使用make命令會(huì)報(bào)錯(cuò)的，因?yàn)閗ernel中沒有指定編譯器和架構(gòu)，使用了默認(rèn)的x86平臺(tái)編譯報(bào)錯(cuò)。

5、修改內(nèi)核的Makefile文件

直接定義ARCH和CROSS_COMPILE 這兩個(gè)的變量值為 arm 和 arm-linux-gnueabihf-

6、再次編譯驅(qū)動(dòng)

編譯通過，會(huì)生成不少編譯文件；

7、編譯應(yīng)用程序

應(yīng)用程序只有一個(gè)文件，在ubuntu對(duì)應(yīng)文件夾，直接輸入指令進(jìn)行編譯：

arm-linux-gnueabihf-gcc chrdevbaseApp.c -o chrdevbaseApp

8、SD卡啟動(dòng)系統(tǒng)

插入SD卡，把撥碼開關(guān)調(diào)到SD卡啟動(dòng)，然后ping一下網(wǎng)關(guān)，確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)通暢才能繼續(xù)的進(jìn)行，如果ping不通就請(qǐng)看看前幾節(jié)；

9、啟動(dòng)內(nèi)核

在uboot界面輸入下面指令啟動(dòng)系統(tǒng)，

tftp80800000zImage
tftp 83000000 imx6ull-14x14-evk.dtb
bootz 80800000 - 83000000

10、創(chuàng)建目錄并復(fù)制驅(qū)動(dòng)文件

檢查開發(fā)板根文件系統(tǒng)中有沒有“/lib/modules/4.1.15”這個(gè)目錄，如果沒有的話自行創(chuàng)建。注意，“/lib/modules/4.1.15”這個(gè)目錄用來存放驅(qū)動(dòng)模塊，使用modprobe 命令加載驅(qū)動(dòng)模塊的時(shí)候，驅(qū)動(dòng)模塊要存放在此目錄下?！?lib/modules”是通用的，不管你用的什么板子、什么內(nèi)核，這部分是一樣的。

將 chrdevbase.ko 和 chrdevbaseAPP 復(fù)制到 rootfs/lib/modules/4.1.15 目錄中：

11、加載設(shè)備驅(qū)動(dòng)

自制的根文件系統(tǒng)，有些命令是不支持的；

//加載驅(qū)動(dòng)
insmodchrdevbase.ko
// 查看驅(qū)動(dòng)
lsmod
// 指令查看devices信息
cat/proc/devices

效果如下圖：

12、創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)文件

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)用程序就是通過操作這個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)文件來完成對(duì)具體設(shè)備的操作。輸入如下命令創(chuàng)建/dev/chrdevbase 這個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)文件：

mknod /dev/chrdevbase c 200 0

其中“mknod”是創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)命令，“/dev/chrdevbase”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/chrdevbase 這個(gè)文件，可以使用“l(fā)s /dev/chrdevbase -l”命令查看，結(jié)果如圖：

13、驗(yàn)證讀寫

使用 chrdevbaseApp 軟件操作 chrdevbase 這個(gè)設(shè)備，看看讀寫是否正常，首先進(jìn)行讀操作，輸入如下命令：

//讀
./chrdevbaseApp /dev/chrdevbase 1
// 寫
./chrdevbaseApp /dev/chrdevbase 2

相關(guān)解析：

三個(gè)參數(shù)“./chrdevbaseApp”、“/dev/chrdevbase”和“1”，這三個(gè)參數(shù)分別對(duì)應(yīng) argv[0]、argv[1]和 argv[2]。

第一個(gè)參數(shù)表示運(yùn)行 chrdevbaseAPP 這個(gè)軟件，

第二個(gè)參數(shù)表示測試APP要打開/dev/chrdevbase這個(gè)設(shè)備。

第三個(gè)參數(shù)就是要執(zhí)行的操作，1表示從chrdevbase中讀取數(shù)據(jù)，2 表示向 chrdevbase 寫數(shù)據(jù)。

效果如下：

14、卸載驅(qū)動(dòng)模塊

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，命令如下：

// 卸載chrdevbase.ko
rmmod chrdevbase.ko
// 查看驅(qū)動(dòng)
lsmod

至此，chrdevbase 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。

審核編輯：湯梓紅