前言

相信經(jīng)過hello程序的編譯，大家對內(nèi)核模塊已經(jīng)有所了解。下面要介紹的是如何實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單的字符設(shè)備。
首先在用戶目錄下創(chuàng)建文件夾scull，其中包含三個(gè)文件：scull.c、Makefile、build

scull.c

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h> /* everything... */
#include <linux/cdev.h>
#include <asm/uaccess.h> /* copy_*_user */
MODULE_LICENSE("GPL");
int scull_major = 0;
int scull_minor = 0;
struct cdev cdev; /* Char device structure */

#define MAX_SIZE 10
size_t size = 0;
char store[MAX_SIZE];
/*
* Open and close
*/
int scull_open(struct inode *inode , struct file *filp)
{
  /* trim to 0 the length of the device if open was write -only
  */
  if ( (filp ->f_flags & O_ACCMODE) == O_WRONLY) {
    size = 0;
  }
  return 0; /* success */
}
int scull_release(struct inode *inode , struct file *filp)
{
  return 0;
}
/*
* Data management: read and write
*/
ssize_t scull_read(struct file *filp , char __user *buf, size_t count, loff_t *f_pos)
{
  ssize_t retval = 0;
  if (*f_pos >= size)
    goto out;
  if (*f_pos + count > size)
    count = size - *f_pos;
  if (copy_to_user(buf, store + *f_pos , count)) {
    retval = -EFAULT;
    goto out;
  }
  *f_pos += count;
  retval = count;
out:
  return retval;
}
ssize_t scull_write(struct file *filp , const char __user *buf,size_t count ,loff_t *f_pos)
{
  ssize_t retval = -ENOMEM; /* value used in "goto out"
statements */
  if (*f_pos >= MAX_SIZE)
    goto out;
  if (*f_pos + count > MAX_SIZE)
    count = MAX_SIZE - *f_pos;
  if (copy_from_user(store + *f_pos , buf, count)) {
    retval = -EFAULT;
    goto out;
  }
  *f_pos += count;
  retval = count;
  /* update the size */
  if (size < *f_pos)
    size = *f_pos;
out:
  return retval;
}
struct file_operations scull_fops = {
  .owner = THIS_MODULE ,
  .read = scull_read ,
  .write = scull_write ,
  .open = scull_open ,
  .release = scull_release ,
};
int scull_init_module(void)
{
  int result;
  dev_t dev = 0;//在linux中是unsigned int 類型，32位，用于在驅(qū)動程序中定義設(shè)備編號，高12位為主設(shè)備號，低20位為次設(shè)備號
  /*
  * Get a range of minor numbers to work with , asking for a
  dynamic major
  */
  result = alloc_chrdev_region(&dev, scull_minor , 1, "scull");//動態(tài)申請?jiān)O(shè)備號，設(shè)備名稱"scull",設(shè)備個(gè)數(shù)1，次設(shè)備號scull_minor,申請到的設(shè)備號存儲在dev中。該函數(shù)返回值小于0表示申請失敗。
  scull_major = MAJOR(dev);
  if (result < 0) {
    printk(KERN_WARNING "scull:?can't?get?major?%d\n",
           scull_major);
    return result;
  }
  /* register our device */
  cdev_init(&cdev , &scull_fops);//用上面聲明的scull_fops初始化cdev。
  cdev.owner = THIS_MODULE;
  cdev.ops = &scull_fops;
  result = cdev_add (&cdev , dev, 1);//這個(gè)是在字符設(shè)備中添加一個(gè)設(shè)備。
  if (result) {
    printk(KERN_WARNING "Error?%d?adding?scull", result)
    ;
    unregister_chrdev_region(dev, 1);
    return result;
  }
  return 0; /* succeed */
}
void scull_cleanup_module(void)
{
  /* cleanup_module is never called if registering failed */
  dev_t dev;
  cdev_del(&cdev);
  dev = MKDEV(scull_major , scull_minor);
  unregister_chrdev_region(dev, 1);
}
module_init(scull_init_module);
module_exit(scull_cleanup_module);

cdev結(jié)構(gòu)的說明

struct cdev {
    struct kobject kobj;
    struct module *owner;//所屬模塊  
    const struct file_operations *ops;//文件操作結(jié)構(gòu)
    struct list_head list;
    dev_t dev; //設(shè)備號，int 類型，高12位為主設(shè)備號，低20位為次設(shè)備號
    unsigned int count;
};

cdev_add (&cdev , dev, 1)

這個(gè)是在字符設(shè)備中添加一個(gè)設(shè)備。具體實(shí)現(xiàn)中的kobj_map有些復(fù)雜，感興趣的可以參考steven_miao的ChinaUnix博客或者搜索相關(guān)問題深入研究。

read()與write()函數(shù)。

scull_read/scull_write(struct file *filp , char __user *buf, size_t count,loff_t *f_pos)

filp文件類型,一般在open函數(shù)中都會使filp指向本模塊的文件結(jié)構(gòu)，但是本文采用全局變量實(shí)現(xiàn)，沒有用到filp。buf是要讀到的地方,count是要讀取的個(gè)數(shù),f_ops是偏移量。

copy_from_user和copy_to_user的函數(shù)原型都是strncpy,因?yàn)樯婕暗絻?nèi)核與用戶權(quán)限問題對其進(jìn)行封裝。

build

make -C /lib/modules/$(uname -r)/build M=$(pwd) modules

Makefile

obj-m := scull.o

編譯裝載模塊

編譯：打開命令行，執(zhí)行以下命令：

cd scull
sh build

安裝：

sudo insmod scull.ko //裝載模塊scull.ko

查看注冊設(shè)備：

cat /proc/devices | grep scull

如果有類似下面的信息（數(shù)字可能不一樣），則說明一切順利。否則說明模塊初始化有錯誤，可查看/var/log/kern.log 了解具體情況。

250 scull

建立設(shè)備文件

sudo mknod /dev/scull c 250 0//按照查看的設(shè)備號更改250

測試

sudo su
echo 123 > /dev/scull
cat /dev/scull

如果看到輸出123證明設(shè)備正常工作。

設(shè)備移除

sudo rm /dev/scull
sudo rmmod scull

希望大家認(rèn)真對待這次的字符設(shè)備，閱讀相關(guān)資料，了解每個(gè)函數(shù)的功能，參數(shù)的作用，這會在以后的實(shí)驗(yàn)中多次用到。