Linux驱动程序开发示例分析

Linux驱动程序简介

Linux驱动程序是操作系统与硬件设备之间的桥梁，负责将操作系统的指令转换为硬件设备可以识别和执行的信号，在Linux系统中，驱动程序通常使用C语言编写，并遵循一定的编程规范和结构，本文将通过一个简单的示例来分析Linux驱动程序的开发过程。

驱动程序的基本结构

一个典型的Linux驱动程序包含以下几个部分：

1、包含头文件和宏定义；

2、初始化和退出函数；

3、主要的驱动程序代码；

4、资源管理函数；

5、设备操作子系统(如open、read、write、release等)。

下面我们通过一个简单的字符设备驱动程序示例来分析这些部分的实现。

字符设备驱动程序示例

include <linux/init.h>
include <linux/module.h>
include <linux/fs.h>
include <linux/cdev.h>
include <linux/uaccess.h>
include <linux/device.h>
include <linux/kernel.h>
include <linux/slab.h>
include <linux/string.h>
include <asm/irq.h>
include <asm/io.h>
define DEVICE_NAME "my_char_device"
define CLASS_NAME "my_class"
define FILE_NAME "my_file"
define BUFFER_SIZE 64
static int major_number;
static struct class* class_ptr;
static struct device* device_ptr;
static char buffer[BUFFER_SIZE];
static int buffer_index = 0;
static irqreturn_t isr(int irq, void *dev_id)
{
    int data = inb(0x80); // 读取数据，这里假设从0x80端口读取数据
    if (buffer_index < BUFFER_SIZE)
    {
        buffer[buffer_index++] = data; // 将数据存储到缓冲区
    }
    else
    {
        printk(KERN_INFO "Buffer is full!
"); // 缓冲区已满，打印提示信息
    }
    return IRQ_HANDLED; // 返回中断处理结果
}
static int __init my_driver_init(void)
{
    int result;
    result = register_chrdev(0, DEVICE_NAME, &my_class); // 注册字符设备类和设备号
    if (result < 0)
    {
        printk(KERN_ALERT "register_chrdev failed with %d
", result); // 如果注册失败，打印错误信息
        return result; // 返回错误码
    }
    major_number = result; // 将设备号赋值给主设备号变量
    printk(KERN_INFO "Device registered with major number %d
", major_number); // 打印设备注册成功信息
    class_ptr = class_create(THIS_MODULE, CLASS_NAME); // 创建设备类对象
    if (IS_ERR(class_ptr))
    {
        unregister_chrdev(major_number, DEVICE_NAME); // 如果创建失败，注销设备并返回错误码
        printk(KERN_ALERT "class_create failed with %ld
", PTR_ERR(class_ptr)); // 打印错误信息
        return PTR_ERR(class_ptr); // 返回错误码指针
    }
    cdev_init(&my_cdev, &my_fops); // 初始化设备控制块(cdev)结构体，并设置文件操作结构体指针
    cdev_add(&my_cdev, MKDEV(major_number, minor_number), 1); // 将设备添加到内核中，并指定设备数量为1个
    device_ptr = device_create(class_ptr, NULL, MKDEV(major_number, minor_number), NULL, DEVICE_NAME); // 创建设备对象并将其添加到内核中
    if (IS_ERR(device_ptr))
    {
        class_destroy(class_ptr); // 如果创建失败，销毁设备类对象并返回错误码
        cdev_del(&my_cdev); // 从内核中删除设备控制块(cdev)结构体实例
        unregister_chrdev(major_number, DEVICE_NAME); // 如果创建失败，注销设备并返回错误码
        printk(KERN_ALERT "device_create failed with %ld
", PTR_ERR(device_ptr)); // 打印错误信息
        return PTR_ERR(device_ptr); // 返回错误码指针
    }
    irqnum = request_irq(IRQ0, isr, IRQF_SHARED | IRQF_TRIGGERGER, "my driver", NULL); // 请求中断号并设置中断处理函数、触发方式和描述信息等参数
    if (irqnum < 0) // 如果请求失败，打印错误信息并返回错误码
    {
        device_destroy(class_ptr, MKDEV(major_number, minor_number)); // 如果创建失败，销毁设备对象并返回错误码
        cdev_del(&my_cdev); // 从内核中删除设备控制块(cdev)结构体实例并取消注册设备号对应的字符设备类和设备实例，如果创建失败，打印错误信息并返回错误码指针。