为内核驱动开发学习铺垫：字符设备的使用指南

2023-09-14 04:23:41

一、驱动模块传参

在开发调试设备驱动的时候，有时候会遇到需要在驱动被注册时才会赋值的情况，这时我们就需要用到驱动传参，这里涉及到两个函数：

module_param()： 该函数用于在内核模块加载时从命令行获取参数。它需要三个参数：
- 参数名称：用于在命令行中标识参数。
- 参数类型：用于指定参数的数据类型。
- 参数默认值：用于在命令行中未指定参数时使用。
param_set_charp()： 该函数用于将字符串参数转换为字符指针。它需要三个参数：
- 字符指针：用于存储转换后的字符串。
- 字符串参数：用于转换的字符串。
- 字符串长度：用于指定字符串的长度。

例如，如果我们想创建一个字符设备驱动程序，并允许用户在命令行中指定设备名称，我们可以使用以下代码：

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>

static char *device_name = "my_device";
module_param(device_name, charp, S_IRUGO);

static int my_device_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
  printk(KERN_INFO "my_device: open()\n");
  return 0;
}

static int my_device_release(struct inode *inode, struct file *file)
{
  printk(KERN_INFO "my_device: release()\n");
  return 0;
}

static struct file_operations my_device_fops = {
  .owner = THIS_MODULE,
  .open = my_device_open,
  .release = my_device_release,
};

static int __init my_device_init(void)
{
  int ret;

  ret = register_chrdev(MAJOR_NUM, device_name, &my_device_fops);
  if (ret < 0) {
    printk(KERN_ERR "my_device: unable to register character device\n");
    return ret;
  }

  printk(KERN_INFO "my_device: registered character device with major number %d\n", MAJOR_NUM);

  return 0;
}

static void __exit my_device_exit(void)
{
  unregister_chrdev(MAJOR_NUM, device_name);

  printk(KERN_INFO "my_device: unregistered character device\n");
}

module_init(my_device_init);
module_exit(my_device_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Your Name");
MODULE_DESCRIPTION("A simple character device driver");

在上面的代码中，我们首先使用module_param()函数来定义一个名为device_name的参数，并允许用户在命令行中使用该参数来指定设备名称。然后，我们在my_device_init()函数中使用register_chrdev()函数来注册字符设备驱动程序，并将其主要设备号设置为MAJOR_NUM。最后，我们在my_device_exit()函数中使用unregister_chrdev()函数来注销字符设备驱动程序。

现在，我们可以在命令行中使用以下命令来加载字符设备驱动程序：

insmod my_device.ko device_name=my_device

这将加载字符设备驱动程序，并将设备名称设置为"my_device"。

二、字符设备基本操作

在注册字符设备驱动程序之后，我们就需要实现字符设备的基本操作，这些操作包括：

open()： 该函数用于打开字符设备。它需要两个参数：
- inode：指向字符设备的inode结构。
- file：指向文件结构。
release()： 该函数用于关闭字符设备。它需要两个参数：
- inode：指向字符设备的inode结构。
- file：指向文件结构。
read()： 该函数用于从字符设备中读取数据。它需要三个参数：
- file：指向文件结构。
- buf：用于存储读取数据的缓冲区。
- count：要读取的数据量。
write()： 该函数用于向字符设备中写入数据。它需要三个参数：
- file：指向文件结构。
- buf：指向要写入数据的缓冲区。
- count：要写入的数据量。
ioctl()： 该函数用于控制字符设备。它需要四个参数：
- file：指向文件结构。
- cmd：用于指定要执行的控制命令。
- arg：用于传递控制命令参数。
- size：用于指定控制命令参数的大小。