11.2字符設備驅動編程

1．字符設備驅動編寫流程

設備驅動程序可以使用模塊的方式動態加載到內核中去。加載模塊的方式與以往的應用程序開發有很大的不同。以往在開發應用程序時都有一個main()函數作為程序的入口點，而在驅動開發時卻沒有main()函數，模塊在調用insmod命令時被加載，此時的入口點是init_module()函數，通常在該函數中完成設備的注冊。同樣，模塊在調用rmmod命令時被卸載，此時的入口點是cleanup_module()函數，在該函數中完成設備的卸載。在設備完成注冊加載之后，用戶的應用程序就可以對該設備進行一定的操作，如open()、read()、write()等，而驅動程序就是用于實現這些操作，在用戶應用程序調用相應入口函數時執行相關的操作，init_module()入口點函數則不需要完成其他如read()、write()之類功能。

上述函數之間的關系如圖11.3所示。

圖11.3設備驅動程序流程圖

2．重要數據結構

用戶應用程序調用設備的一些功能是在設備驅動程序中定義的，也就是設備驅動程序的入口點，它是一個在linux/fs.h>中定義的structfile_operations結構，這是一個內核結構，不會出現在用戶空間的程序中，它定義了常見文件I/O函數的入口，如下所示：

structfile_operations

{

loff_t(*llseek)(structfile*,loff_t,int);

ssize_t(*read)(structfile*filp,

char*buff,size_tcount,loff_t*offp);

ssize_t(*write)(structfile*filp,

constchar*buff,size_tcount,loff_t*offp);

int(*readdir)(structfile*,void*,filldir_t);

unsignedint(*poll)(structfile*,structpoll_table_struct*);

int(*ioctl)(structinode*,

structfile*,unsignedint,unsignedlong);

int(*mmap)(structfile*,structvm_area_struct*);

int(*open)(structinode*,structfile*);

int(*flush)(structfile*);

int(*release)(structinode*,structfile*);

int(*fsync)(structfile*,structdentry*);

int(*fasync)(int,structfile*,int);

int(*check_media_change)(kdev_tdev);

int(*revalidate)(kdev_tdev);

int(*lock)(structfile*,int,structfile_lock*);

};

這里定義的很多函數是否跟第6章中的文件I/O系統調用類似？其實當時的系統調用函數通過內核，最終調用對應的structfile_operations結構的接口函數（例如，open()文件操作是通過調用對應文件的file_operations結構的open函數接口而被實現）。當然，每個設備的驅動程序不一定要實現其中所有的函數操作，若不需要定義實現時，則只需將其設為NULL即可。

structinode結構提供了關于設備文件/dev/driver（假設此設備名為driver）的信息，structfile結構提供關于被打開的文件信息，主要用于與文件系統對應的設備驅動程序使用。structfile結構較為重要，這里列出了它的定義：

structfile

{

mode_tf_mode;/*標識文件是否可讀或可寫，FMODE_READ或FMODE_WRITE*/

dev_tf_rdev;/*用于/dev/tty*/

off_tf_pos;/*當前文件位移*/

unsignedshortf_flags;/*文件標志，如O_RDONLY、O_NONBLOCK和O_SYNC*/

unsignedshortf_count;/*打開的文件數目*/

unsignedshortf_reada;

structinode*f_inode;/*指向inode的結構指針*/

structfile_operations*f_op;/*文件索引指針*/

};