一、基础知识
创建设备驱动的目的，通常是让用户程序来调用。一般我们使用字符设备文件来提供接口，使用户进程可以访问操作驱动程序，最终操作外部设备。
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如pc上的uart设备文件:
crw-rw—- 1 root dialout 4, 64 Jun 8 09:20 /dev/ttyS0
crw-rw—- 1 root dialout 4, 65 Jun 8 09:20 /dev/ttyS1
crw-rw—- 1 root dialout 4, 66 Jun 8 09:20 /dev/ttyS2
crw-rw—- 1 root dialout 4, 67 Jun 8 09:20 /dev/ttyS3
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第一个字符’c’表示字符设备文件，也就是此设备文件对应着一个字符设备驱动，设备文件名字不重要，不管改成什么名字，功能还是可以用的。?设备文件的设备号才是最重要的，设备号由主设备号和次设备号组成；?如ttyS0的主设备号是4, 次设备号是64。 主设备号通常表示一个字符设备驱动，上面4个uart设备它们驱动方法应是一样的，可以共用一个驱动； 在驱动里可通过次设备号来区分不同的硬件接口。
?
二、字符设备驱动的注册与注销
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1、设备驱动模块的加载和卸载
include <linux/module.h>
默认函数的方式：int __init init_module(void) 和?void __exit cleanup_module(void)；
使用内核宏来指定自定义的函数：module_init(static int __init xxx(void)) 和 module_exit(static void __exit xxx(void))
///
2、字符设备的注册和注销
include <linux/fs.h>
① 指定主设备号，次设备号默认0~255全包：
函数原型：
static inline int register_chrdev(unsigned int major, const char *name, const struct file_operations *fops);
static inline void unregister_chrdev(unsigned int major, const char *name);
参数解释：
major：指定主设备号
*name：设备驱动的名字，指向一串字符串
*fops：指向字符设备操作结构体file_operations
② 主次设备号都需要指定，比较灵活：
函数原型：
int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name);
void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count);
参数解释：
from：dev_t是设备号指定结构体，本质上是一个unsigned int，高12位是主设备号，低20位是次设备号
count: 用于设定从指定的次设备号开始，需要连续创建多少个设备
*name：设备驱动的名字，指向一串字符串
③ 动态自动寻找并分配空闲的主次设备号：
函数原型：
int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count, const char *name);
void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count);
参数解释：
*dev：返回获取到的主次设备号；
baseminor：指定次设备号的起始值
count：需要申请的设备数量
*name：设备驱动的名字，指向一串字符串
from：需要注销的设备号
///
3、字符设备具体操作函数的实现
include <linux/fs.h>
结构体：struct file_operations
结构体原型：
struct file_operations{
? ? ?struct module *owner;
? ? ?loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);
? ? ?ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
? ? ?ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);
? ? ?ssize_t (*read_iter) (struct kiocb *, struct iov_iter *);
? ? ?ssize_t (*write_iter) (struct kiocb *, struct iov_iter *);
? ??int (*iterate) (struct file *, struct dir_context *);
? ??unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);
? ??long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);?
? ??long (*compat_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
? ??int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);
? ? int (*mremap)(struct file *, struct vm_area_struct *);
? ??int (*open) (struct inode *, struct file *);
? ??int (*flush) (struct file *, fl_owner_t id);
? ??int (*release) (struct inode *, struct file *);
? ?int (*fsync) (struct file *, loff_t, loff_t, int datasync);
? ?......
};
使用方法：
① 在驱动程序中申明一个file_operations的对象，并指定成员变量中对应的函数有具体的实现
② 将此结构体对象注册到设备驱动中
///
4、Linux字符设备号
? ? ? ? 驱动设备号分为主设备号与次设备号；在Linux内核中提供了一个结构体用来规范描述设备号
struct dev_t，它的本质是一个
unsigned int，
高12位属于主设备号，低20位属于次设备号。
? ? ? ? Linux内核还提供了一系列的宏定义来方便我们开发定义设备号，在
include/linux/kdev_t.h中：
宏功能解释：
MINORBITS：表示次设备号的位数
MINORMASK：这个是次设备号的掩码
MAJOR(dev)：提取dev对象里的主设备号
MINOR(dev)：提取dev对象里的次设备号
MKDEV(ma,mi)：将主设备号和次设备号组装起来
///
5、
添加 LICENSE 和作者信息
宏定义的原型：
#define MODULE_LICENSE(__MODULE_LICENSE_value)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
//申明需要准寻的协议，通常是"GPL"
#define MODULE_AUTHOR(_author) MODULE_INFO(author, _author)? ? ? ? ? ?
//注明驱动开发者信息
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一个简单的例子：
#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#define CHARDEVBASE_MAJOR 200u?????????????????????????
?//主设备号
#define CHARDEVBASE_NAME??"chardevbase"? ? ? ? ? ?
//设备名
static unsigned char readbuf[100u];????????????????????
?//读数据缓冲区
static unsigned char writebuf[100u];????????????????????
//写数据缓冲区
static unsigned char kerneldata[100u] = {"kernel data!"};
/*================================================================
* @description???: 打开设备
* @param - inode : 传递给驱动的inode
* @param - filp??：设备文件，file结构体有个叫做private_data的成员
*??????????????????变量，一般在open的时候将private_data指向设备结
*???????????????????构体。
* @return???????? : 0=成功；其他=失败
=================================================================*/
static int chrdevbase_open(struct inode *inode,struct file *filp)
{
????//printk("The chrdevbase device is opened!\r\n");
????return 0;
}
/*===============================================================
* @description??: 读取设备的数据
* @param - filp : 要打开的设备文件（文件描述符结构体）
* @param - buf????: 返回给用户空间的数据缓冲区
* @param - cnt????: 要读取的数据长度
* @param - offt : 相对于文件首地址的偏移
* @return????????: 读取的字节数，如果为负值，表示读取失败
=================================================================*/
static ssize_t chrdevbase_read(struct file *filp,char __user *buf,size_t cnt,loff_t *offt)
{
????int retvalue = 0;
????
???
?/* 向用户空间的程序发送数据 */
????memcpy(readbuf,kerneldata,sizeof(kerneldata));
????retvalue = copy_to_user(buf,readbuf,cnt);
????if(0>retvalue)
????????printk("kernel senddata failed!\r\n");
????else
????{
????????retvalue = cnt;
????????printk("kernel senddata ok!\r\n");
????}
????
????return retvalue;
}
/*================================================================
* @description ????: 写数据给设备
* @param - filp????: 设备文件，表示打开的文件描述符
* @param - buf????: 写个设备的数据
* @param - cnt????: 要写入的数据长度
* @param - offt????: 相对于文件首地址的偏移
* @return????????: 写入的字节数，如果为负值，表示写入失败
=================================================================*/
static ssize_t chrdevbase_write(struct file *filp,const char __user *buf,size_t cnt,loff_t *offt)
{
????int retvalue = 0;
????
????
/* 接收用户空间程序写入的是数据存放在缓存区 */
????retvalue = copy_from_user(writebuf,buf,cnt);
????if(0>retvalue)
????????printk("kernel recevdata failed!\r\n");
????else
????{
????????retvalue = cnt;
????????memcpy(kerneldata,writebuf,sizeof(writebuf));
????????printk("kernel recevdata ok!\r\n");
????}
????
????return retvalue;
}
/*================================================================
* @description???? : 关闭/释放设备
* @param - inode : 传递给驱动的inode
* @param - filp???? : 要关闭的设备文件（文件描述符结构体）
* @return???????? : 0=成功 其他=失败
=================================================================*/
static int chrdevbase_release(struct inode *inode,struct file *filp)
{
????//printk("The chrdevbase device is closeed!\r\n");
????return 0;
}
/*=================================================================
*???????申明一个字符操作文件结构体对象file_operations
==================================================================*/
static struct file_operations chrdevbase_fops = {
????.owner = THIS_MODULE,
????.open = chrdevbase_open,
????.read = chrdevbase_read,
????.write = chrdevbase_write,
????.release = chrdevbase_release,
};
/*=================================================================
* @description????: 驱动注册入口函数
* @param????????: 无
* @return????????: 0=成功 其他=失败
===================================================================*/
static int __init chrdevbase_init(void)
{
????int retvalue = 0;
????
???
?/* 向Linux注册字符设备驱动 */
????retvalue = register_chrdev(CHARDEVBASE_MAJOR,CHARDEVBASE_NAME,&chrdevbase_fops);
????if(0>retvalue)
????????printk("chrdevbase device register failed!\r\n");
????else
????????printk("chrdevbase device register ok!\r\n");
????
????return retvalue;
}
/*=================================================================
* @description????: 驱动模块卸载函数
* @param????????: 无
* @return????????：无
==================================================================*/
static void __exit chrdevbase_exit(void)
{
????
/* 注销字符设备驱动 */
????unregister_chrdev(CHARDEVBASE_MAJOR,CHARDEVBASE_NAME);
????printk("chrdevbase exit...\r\n");
????
????return;
}
module_init(chrdevbase_init);
module_exit(chrdevbase_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("WangXiaokun");
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字符驱动访问外设寄存器（基于LED驱动实验）
? ? ? ? ?在Linux内核里，我们不能直接像单片机一样去操作那些外设寄存器，必须先通过Linux提供的架构函数向MMU内存管理单元申请对应的虚拟地址才可以；
这里会使用到两个函数ioremap和iounmap。
1、申请虚拟地址和释放虚拟地址：
#include <asm/io.h>
函数原型：
#define ioremap(cookie,size)????????__arm_ioremap((cookie), (size), MT_DEVICE)? ? ? ?
? //申请cookie对应的虚拟地址空间，大小为size个字节，返回 __iomem*
void __iomem *?
__arm_ioremap(phys_addr_t phys_addr, size_t size, unsigned int mtype)
{
? ? ?return arch_ioremap_caller(phys_addr, size, mtype,?
__builtin_return_address(0));
}
?void iounmap(const void __iomem *addr)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
//释放不用的虚拟地址空间addr
{
? ? ?if (addr >= (void __force __iomem *)ARC_UNCACHED_ADDR_SPACE)
? ? ? ? ?return;
? ? ?vfree((void *)(PAGE_MASK & (unsigned long __force)addr));
}
参数解释：
cookie ：物理寄存器地址的首地址
size ：需要申请的虚拟地址空间字节大小
addr ：需要释放的虚拟地址空间首地址
2、对虚拟地址读写操作：
#include <asm/io.h>
读虚拟地址：
u8 readb(const volatile void __iomem *addr)? ? ? ? ? ? ??
//读取addr地址，读一个字节
u16 readw(const volatile void __iomem *addr)? ? ? ? ? ?
//读取addr地址，读一个字
u32 readl(const volatile void __iomem *addr)? ? ? ? ? ? ?
//读取addr地址，读双字
u64 readq(const volatile void __iomem *addr)? ? ? ? ? ?
//读取addr地址，读64位
写虚拟地址：
void writeb(u8 b, volatile void __iomem *addr)? ? ? ? ?
//写数据到虚拟地址，写入一个字节
void writew(u16 b, volatile void __iomem *addr)? ? ?
//写数据到虚拟地址，写入一个字
void writel(u32 b, volatile void __iomem *addr)? ? ? ?
//写数据到虚拟地址，写入两个字
void writeq(u64 b, volatile void __iomem *addr)? ? ? ?
//写数据到虚拟地址，写入64位数据
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?/
三、开发一个字符设备驱动程序(
新的方式
)
? ? ? ? ?第二节所讲内容是使用旧版LINUX的方式来注册字符设备，这种方式有一个很大的缺点：无法灵活的获得系统中空闲的设备号，且一个
驱动就把所有次设备号全占了。
所以这一节提供一种新的注册字符设备驱动的方法。
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向Linux申请设备号：
1、由Linux根据系统实际情况，动态分配：
int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count,const char *name)；
参数解释：
*dev：用于返回申请到的设备号；
baseminor：指定申请的起始次设备号；
count：指定需要申请多少个设备；
*name：驱动设备的名字
2、在了解系统情况下，人工指定请求设备号：
int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name)；
参数解释：
from：指定具体的设备号；
count：指定需要申请多少个设备；
*name：驱动设备的名字
3、释放申请到的设备号（
统一的函数接口
）：
void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count);
参数解释：
from：指定具体要释放的设备号；
count：指定需要释放多少个设备；
///
向Linux注册驱动设备：
#include <linux/cdev.h>
1、struct cdev 字符设备结构体：
该结构体在linux里用于描述管理一个字符设备；
结构体原型如下：
struct cdev{
? ? ? struct kobject kobj;? ? ? ? ? ? ?
//kobj由linux内核自动管理，具体细节不知
? ? ? struct module *owner;
? ? ? const struct file_operations *ops;
? ? ? struct list_head list;? ? ? ? ? ? ?
//猜想是将cdev作为节点加入管理哈希表用的
? ? ? dev_t dev;
? ? ? unsigned int count;
}
2、初始化cdev结构体：
函数原型：
void cdev_init(struct cdev *cdev, const struct file_operations *fops)；
cdev->owner = THIS_MODULE;
参数解释：
*cdev : 需要初始化的cdev结构体对象
*fops : 字符驱动设备使用的字符操作结构体对象
3、将cdev注册到linux系统：
函数原型：
int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count)；
参数解释：
*p ：? 需要注册的字符设备描述结构体对象
dev ： 字符设备的设备号
count ： 需要注册到linux的设备个数
4、注销cdev字符设备：
函数原型：
void cdev_del(struct cdev *p)；
参数解释：
*p ：指定需要注销的字符设备对象结构体
///
标准的驱动设备注册和注销流程：
1、注册一个字符驱动设备：
① 使用上面的函数申请一个设备号；
②初始化一个cdev；
③ 实现file_operations并和设备号一起，通过cdev_add注册字符设备
2、注销一个字符驱动设备：
① 先使用函数cdev_del注销设备
② 取消对设备号的使用
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使用mdev工具实现字符驱动设备的自动生成：
? ? ? ? 前面所记录的创建一个字符设备驱动的方法，驱动挂载后，linux的设备目录
/dev下面并不会自动生成对应的设备描述文件，需要通过
mknod /dev/xxx c major minor 命令手动创建；其实我们可以使用一个叫
udev的工具来实现自动生成设备描述文件，BusyBOX这个文件系统有一个
udev的简化版本mdev，也就是热拔插事件管理。
#include <linux/device.h>
1、class类的创建和销毁：
函数原型：
#define class_create(owner, name)? ? ? //struct class的创建是一个宏定义函数，返回struct *class，
在/sys/class/下会创建一个name的软连接到/devices/virtual/name/name，实际上是一个虚拟设备
void class_destroy(struct class *cls)；//用于销毁释放*cls对应的内存，也可以用
class_unregister(struct class *cls)
参数解释：
owner ：固定为THIS_MODULE
name ：创建的设备的名字
*cls ： 需要被销毁的class对象
2、device对象的创建和销毁：
函数原型：
struct device *device_create(struct class *class, struct device *parent,dev_t devt, void *drvdata, const char *fmt, ...)? //在class的基础上创建/dev/目录下的设备
void device_destroy(struct class *class, dev_t devt)； //自动索引到class上对应设备号的device并销毁
参数解释：
*class : 指定device所依赖的class结构体对象
*parent ： 如果没有父设备的话，这里为NULL
devt ： 设备的设备号
*drvdata ： 可以根据实际需要，寄存一些数据在这里，一般为NULL
char *fmt ： 用于设定设备的名字
3、热拔插设备的插入与拔出：
虚拟设备插入：
① class_create申请一个class对象
② device_create基于class对象申请一个设备对象
虚拟设备拔出：
① device_destroy注销device设备
② class_destroy销毁class对象
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一个LED驱动的例子：
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#define LED_MINOR ????0????????
//设备的次设备号
#define LED_NAME ????"led"???
?//设备驱动的名字
#define COUNT ????????1????????
//驱动设备要创建的设备数
#define LEDOFF????????0???????
?//关灯
#define LEDON????????1????????
//开灯
/* 需要操作的相关物理寄存器与地址 */
#define CCM_CCGR1_BASE????????????(0x020c406cu)
#define SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE????(0x020e0068u)
#define SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE????(0x020e02f4u)
#define GPIO1_DR_BASE????????????(0x0209c000u)
#define GPIO1_GDIR_BASE????????????(0x0209c004u)
typedef struct{
????dev_t led_devid;???????????????????????
//led驱动设备号
????struct cdev led_cdev;?????????????????
?//led字符驱动设备的注册结构体
????struct file_operations led_fops;????
//led字符设备的操作实现结构体
????struct class *led_class;??????????????
?//led字符驱动设备热拔插class
????struct device *led_device;????????????
?//led字符驱动设备热拔插device
???
?/* led gpio寄存器的虚拟地址????*/
????void __iomem *VIRTUAL_CCM_CCGR1;
????void __iomem *VIRTUAL_SW_MUX_GPIO1_IO03;
????void __iomem *VIRTUAL_SW_PAD_GPIO1_IO03;
????void __iomem *VIRTUAL_GPIO1_DR;
????void __iomem *VIRTUAL_GPIO1_GDIR;
}LED_DRIVER_T;
LED_DRIVER_T led_driver_t;
/*====================================================================================
*???????????????????????????字符驱动设备具体功能的实现
=====================================================================================*/
/*=======================================================
* @description : 打开led设备
========================================================*/
static int led_open(struct inode *inode,struct file *filp)
{
????filp->private_data = &led_driver_t;
????return 0;
}
/*======================================================
* @description : 关闭led设备
=======================================================*/
static int led_close(struct inode *inode,struct file *filp)
{
????filp->private_data = NULL;
????return 0;
}
/*=====================================================
* @description : 读取led设备的值
=======================================================*/
static ssize_t led_read(struct file *filp,char __user *buf,size_t cnt,loff_t *loff)
{
????int retvalue = 0;
????u32 var = 0u;
????u8 databuf[1];
????LED_DRIVER_T *led_driver_t = (LED_DRIVER_T*)(filp->private_data);
????if(NULL == led_driver_t)
????{
????????printk("The led device buff is NULL!\r\n");
????????return -1;
????}
????
????
/* 从寄存器里读取值返回给应用层 */
????var = readl(led_driver_t->VIRTUAL_GPIO1_DR);
????if(var&(0x1u<<3u))
????????databuf[0] = LEDOFF;
????else
????????databuf[0] = LEDON;
????retvalue = copy_to_user(buf,databuf,1);
????
????return retvalue;
}
/*======================================================
* @description : 写入控制led设备
=======================================================*/
static ssize_t led_write(struct file *filp,const char __user *buf,size_t cnt,loff_t *loff)
{
????int retvalue = 0;
????u32 var = 0u;
????u8 databuf[1];
????LED_DRIVER_T *led_driver_t = (LED_DRIVER_T*)(filp->private_data);
????if(NULL == led_driver_t)
????{
????????printk("The led device buff is NULL!\r\n");
????????return -1;
????}
????
???
?/* 根据用户写入数据控制LED */
????retvalue = copy_from_user(databuf,buf,1);
????if(0>retvalue)
????{
????????printk("write data to device error!\r\n");
????????return retvalue;
????}
????var = readl(led_driver_t->VIRTUAL_GPIO1_DR);
????if(LEDOFF == databuf[0])
????????var |= (0x1u<<3u);
????else if(LEDON == databuf[0])
????????var &= ~(0x1u<<3u);
????else
????????printk("Pluse cotrl led by 0 or 1\r\n");
????writel(var,led_driver_t->VIRTUAL_GPIO1_DR);
????
????return retvalue;
}
/*====================================================================================
*????????????????????????字符驱动设备的注册与注销管理
======================================================================================*/
/*=========================================================
* @description : led驱动设备的注册
==========================================================*/
static int __init led_init(void)
{
????int retvalue = 0;
????u32 val = 0u;
????memset(&led_driver_t,0u,sizeof(LED_DRIVER_T));
????
????
/* 1 向MMU申请led物理寄存器的虚拟地址 */
????led_driver_t.VIRTUAL_CCM_CCGR1 = ioremap(CCM_CCGR1_BASE,4);
????led_driver_t.VIRTUAL_SW_MUX_GPIO1_IO03 = ioremap(SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE,4);
????led_driver_t.VIRTUAL_SW_PAD_GPIO1_IO03 = ioremap(SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE,4);
????led_driver_t.VIRTUAL_GPIO1_DR = ioremap(GPIO1_DR_BASE,4);
????led_driver_t.VIRTUAL_GPIO1_GDIR = ioremap(GPIO1_GDIR_BASE,4);
????
/* 2 字符设备操作函数结构体的配置 */
????led_driver_t.led_fops.owner = THIS_MODULE;
????led_driver_t.led_fops.open = led_open;
????led_driver_t.led_fops.release = led_close;
????led_driver_t.led_fops.read = led_read;
????led_driver_t.led_fops.write = led_write;
???
?/* 3 开始初始化配置LED的相关寄存器 */
???
?/* 使能GPIO1的时钟电源 */
????val = readl(led_driver_t.VIRTUAL_CCM_CCGR1);
????val &= ~(0x3u<<26u);
????val |= (0x3u<<26u);
????writel(val,led_driver_t.VIRTUAL_CCM_CCGR1);
????
/* 设置GPIO1_IO03的复用功能，复用为普通IO */
????writel(5u,led_driver_t.VIRTUAL_SW_MUX_GPIO1_IO03);
????
/* 配置GPIO1_IO03的电气属性 */
????writel(0x10b0u,led_driver_t.VIRTUAL_SW_PAD_GPIO1_IO03);
????
/* 配置GPIO1_IO03为数字量输出功能 */
????val = readl(led_driver_t.VIRTUAL_GPIO1_GDIR);
????val &= ~(0x1u<<3u);
????val |= (0x1u<<3u);
????writel(val,led_driver_t.VIRTUAL_GPIO1_GDIR);
????
/* 默认熄灭LED */
????val = readl(led_driver_t.VIRTUAL_GPIO1_DR);
????val |= (0x1u<<3u);
????writel(val,led_driver_t.VIRTUAL_GPIO1_DR);
????
/* 4 动态申请系统可用的主设备号 */
????retvalue = alloc_chrdev_region(&(led_driver_t.led_devid),LED_MINOR,COUNT,LED_NAME);
????if(0>retvalue)
????{
????????printk("The led driver alloc dev id failed!\r\n");
????????goto err;
????}
????
/* 5 向linux注册申请到的设备号 */
????cdev_init(&(led_driver_t.led_cdev),&(led_driver_t.led_fops));
????led_driver_t.led_cdev.owner = THIS_MODULE;
????retvalue = cdev_add(&(led_driver_t.led_cdev),led_driver_t.led_devid,COUNT);
????if(0>retvalue)
????{
????????printk("The led driver insmod cdev failed!\r\n");
????????goto err1;
????}
????
/* 6 mdev工具，实现设备的热拔插 */
????led_driver_t.led_class = class_create(THIS_MODULE,LED_NAME);
????if(NULL == led_driver_t.led_class)
????{
????????printk("The led driver create class failed!\r\n");
????????goto err2;
????}
????led_driver_t.led_device = device_create(led_driver_t.led_class,NULL,led_driver_t.led_devid,NULL,LED_NAME);
????if(NULL == led_driver_t.led_device)
????{
????????printk("The led driver create device failed!\r\n");
????????goto err3;
????}
????
????printk("The led driver insmod ok!\r\n");
????
????return retvalue;
????
err3:
????
//class_destroy(led_driver_t.led_class);
????class_unregister(led_driver_t.led_class);
err2:
????cdev_del(&(led_driver_t.led_cdev));
err1:
????unregister_chrdev_region(led_driver_t.led_devid,COUNT);
err:
????iounmap(led_driver_t.VIRTUAL_CCM_CCGR1);
????iounmap(led_driver_t.VIRTUAL_SW_MUX_GPIO1_IO03);
????iounmap(led_driver_t.VIRTUAL_SW_PAD_GPIO1_IO03);
????iounmap(led_driver_t.VIRTUAL_GPIO1_DR);
????iounmap(led_driver_t.VIRTUAL_GPIO1_GDIR);
????
????return retvalue;
}
/*=========================================================
* @description : led驱动设备的注销
==========================================================*/
static void __exit led_exit(void)
{
????u32 val = 0u;
????
????
/* 1 熄灭LED灯 */
????val = readl(led_driver_t.VIRTUAL_GPIO1_DR);
????val |= (0x1u<<3u);
????writel(val,led_driver_t.VIRTUAL_GPIO1_DR);
????
????device_destroy(led_driver_t.led_class,led_driver_t.led_devid);
????
//class_destroy(led_driver_t.led_class);
????class_unregister(led_driver_t.led_class);
????cdev_del(&(led_driver_t.led_cdev));
????unregister_chrdev_region(led_driver_t.led_devid,COUNT);
????
????iounmap(led_driver_t.VIRTUAL_CCM_CCGR1);
????iounmap(led_driver_t.VIRTUAL_SW_MUX_GPIO1_IO03);
????iounmap(led_driver_t.VIRTUAL_SW_PAD_GPIO1_IO03);
????iounmap(led_driver_t.VIRTUAL_GPIO1_DR);
????iounmap(led_driver_t.VIRTUAL_GPIO1_GDIR);
????
????return;
}
module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("WangXiaokun");
|
///
四、Linux虚拟文件系统与驱动代码的面向对象编程
|
Linux虚拟文件系统的几个结构体的介绍：
? ? ?从前面的章节中，我们可以知道，应用从操作字符设备驱动需要通过file_operations提供的标准接口实现，这些接口函数里，包含了两十分重要的结构体对象：
struct inode 和 struct file。
1、struct inode 结构体：
结构体原型：
struct inode{
??umode_t?????????i_mode;
??unsigned short??????i_opflags;
??kuid_t??????????i_uid;
??kgid_t??????????i_gid;
??unsigned int????????i_flags;
#ifdef CONFIG_FS_POSIX_ACL
??struct posix_acl????*i_acl;
??struct posix_acl????*i_default_acl;
#endif??
??const struct inode_operations???*i_op;
??struct super_block??*i_sb;
??struct address_space????*i_mapping;
#ifdef CONFIG_SECURITY
??void????????????*i_security;
#endif??
? ......
??dev_t???????????i_rdev;
??loff_t??????????i_size;
??struct timespec?????i_atime;
??struct timespec?????i_mtime;
??struct timespec?????i_ctime;
??spinlock_t??????i_lock; /* i_blocks, i_bytes, maybe i_size */
? ......
??atomic_t????????i_count;
??atomic_t????????i_dio_count;
??atomic_t????????i_writecount;
? ......
??const struct file_operations????*i_fop;
? ......
??struct cdev?????*i_cdev;
? ......
??struct file_lock_context????*i_flctx;
??struct address_space????i_data;
??struct list_head????i_devices;
? ......
??__u32???????????i_generation;
??__u32???????????i_fsnotify_mask;
? ......
??void????????????*i_private;
};
功能解释：
? ? inode作为一个节点用来描述一个要操作的文件/设备文件，包括权限、设备号等信息，就是描述一个要操作的文件的属性。
每个设备文件可以被打开很多次，但只有一个inode节点。
1、struct file 结构体：
结构体原型：
struct file {
? ......
??struct path?????f_path;
??struct inode????????*f_inode;
??const struct file_operations????*f_op;
? ......
??void????????????*private_data;
? ......
};
功能解释：
? ??每个用户进程打开一个文件设备，在用户层会得到一个int类型的文件描述符，但文件描述符里有还存有对文件位置的偏移，打开标志等信息, 用一个int数无法记录下来的，所以在
每个文件描述符的信息都是由
内核里用stauct file对象描述
文件描述符，这个对象返回到内核驱动代码中，设备驱动就可以识别打开和操作设备的进程的一些状态了。
? ?
从结构体原型中我们可以找到inode节点结构体对象，也就是说，可以找到设备文件的一系列属性信息，这个对于面向对象的驱动程序开发非常有用。
|
|
字符设备驱动程序的面向对象编程：
逻辑思路：
① 每个具体的设备驱动使用自定义的结构体将所有相关的变量组织起来成为结构体的成员
② 结构体对象和一些设备cdev等结构体使用动态分配内存的方式（
kzalloc和kfree #include <linux/slab.h>），在驱动注册挂载的时候和卸载的时候
③ 利用前面所说的字符设备文件描述结构体inode和file，在具体的操作函数中索引到结构体对象（
Linux内核提供了一个宏container_of可以根据某个结构体成员变量定位到结构体对象的基地址）；
④ 以上步骤就可以实现全局的驱动工程通过自定义的驱动结构体对象来交互数据和操作设备了。
实例代码：
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/slab.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
/*=================================================================================================
*???????????工程是一个NXP的GPIO1_IO03的led设备驱动，使用面向对象的方式来编程
==================================================================================================*/
#define LED_MINOR ????0????????
//设备的次设备号
#define LED_NAME ????"led"????
//设备驱动的名字
#define COUNT ????????1? ? ? ?
//驱动设备要创建的设备数
#define LEDOFF????????0? ? ? ?
//关灯
#define LEDON? ? ? ? ?1? ? ? ?
//开灯
/* 需要操作的相关物理寄存器与地址 */
#define CCM_CCGR1_BASE????????????(0x020c406cu)
#define SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE????(0x020e0068u)
#define SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE????(0x020e02f4u)
#define GPIO1_DR_BASE????????????(0x0209c000u)
#define GPIO1_GDIR_BASE????????????(0x0209c004u)
/* 统一LED设备驱动结构体,动态分配 */
typedef struct{
????dev_t led_devid;???????????????????????
//led驱动设备号
????struct cdev led_cdev;??????????????????
//led字符驱动设备的注册结构体
????struct file_operations led_fops;? ? ? ?
//led字符设备的操作实现结构体
????struct class *led_class;???????????????
//led字符驱动设备热拔插class
????struct device *led_device;?????????????
//led字符驱动设备热拔插device
????
/* led gpio寄存器的虚拟地址????*/
????void __iomem *VIRTUAL_CCM_CCGR1;
????void __iomem *VIRTUAL_SW_MUX_GPIO1_IO03;
????void __iomem *VIRTUAL_SW_PAD_GPIO1_IO03;
????void __iomem *VIRTUAL_GPIO1_DR;
????void __iomem *VIRTUAL_GPIO1_GDIR;
}LED_DRIVER_T;
static LED_DRIVER_T *led_driver_t = NULL;
/*======================================================================
*?????????????????字符设备功能操作函数接口的实现
=======================================================================*/
static int led_open(struct inode *inode,struct file *filp)
{
????struct cdev *led_cdev = inode->i_cdev;
????LED_DRIVER_T *led_driver_t = container_of(led_cdev,LED_DRIVER_T,led_cdev);
????if(NULL == led_driver_t)
????{
????????printk("The led device open failed!\r\n");
????????return -1;
????}
????
????printk("The led device is open:%d:%d\r\n",MAJOR(led_driver_t->led_devid),MINOR(led_driver_t->led_devid));
????return 0;
}
static int led_close(struct inode *inode,struct file *filp)
{
????struct cdev *led_cdev = inode->i_cdev;
????LED_DRIVER_T *led_driver_t = container_of(led_cdev,LED_DRIVER_T,led_cdev);
????if(NULL == led_driver_t)
????{
????????printk("The led device close error!\r\n");
????????return -1;
????}
????
????return 0;
}
static ssize_t led_read(struct file *filp,char __user *buf,size_t cnt,loff_t *loff)
{
????ssize_t retvalue = 0;
????u32 val = 0u;
????u8 databuf[1];
????
//struct cdev *led_cdev = filp->f_path.dentry->d_inode->i_cdev;
????struct cdev *led_cdev = filp->f_inode->i_cdev;
????LED_DRIVER_T *led_driver_t = container_of(led_cdev,LED_DRIVER_T,led_cdev);
????if(NULL == led_driver_t)
????{
????????printk("read led device error!\r\n");
????????return -1;
????}
????
????
/* 读取led设备对应的输出值寄存器 */
????val = readl(led_driver_t->VIRTUAL_GPIO1_DR);
????if(val&(0x1u<<3u))
????????databuf[0] = LEDOFF;
????else
????????databuf[0] = LEDON;
????retvalue = copy_to_user(buf,databuf,1);
????
????return retvalue;
}
static ssize_t led_write(struct file *filp,const char __user *buf,size_t cnt,loff_t *loff)
{
????ssize_t retvalue = 0;
????u32 val = 0u;
????u8 databuf[1];
????
//struct cdev *led_cdev = filp->f_path.dentry->d_inode->i_cdev;
????struct cdev *led_cdev = filp->f_inode->i_cdev;
????LED_DRIVER_T *led_driver_t = container_of(led_cdev,LED_DRIVER_T,led_cdev);
????if(NULL == led_driver_t)
????{
????????printk("write led device error!\r\n");
????????return -1;
????}
????
????retvalue = copy_from_user(databuf,buf,1);
????if(0>retvalue)
????{
????????printk("write led device data is fail!\r\n");
????????return retvalue;
????}
????val = readl(led_driver_t->VIRTUAL_GPIO1_DR);
????if(LEDON == databuf[0])
????????val &= ~(0x1u<<3u);
????else if(LEDOFF == databuf[0])
????????val |= (0x1u<<3u);
????writel(val,led_driver_t->VIRTUAL_GPIO1_DR);
????
????return retvalue;
}
/*======================================================================
*???????????????????驱动设备的注册与注销
=======================================================================*/
static int __init led_init(void)
{
????int retvalue = 0;
????u32 val = 0u;
????
???
?/* 1 动态申请一个LED设备驱动对象LED_DRIVER_T */
????
led_driver_t = kzalloc(sizeof(LED_DRIVER_T),GFP_KERNEL);
????if(NULL == led_driver_t)
????{
????????printk("The led driver malloc struct failed!\r\n");
????????retvalue = -1;
????????goto err;
????}
????memset(led_driver_t,0u,sizeof(LED_DRIVER_T));
????
/* 2 LED相关的寄存器申请虚拟地址 */
????led_driver_t->VIRTUAL_CCM_CCGR1 = ioremap(CCM_CCGR1_BASE,4);
????led_driver_t->VIRTUAL_SW_MUX_GPIO1_IO03 = ioremap(SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE,4);
????led_driver_t->VIRTUAL_SW_PAD_GPIO1_IO03 = ioremap(SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE,4);
????led_driver_t->VIRTUAL_GPIO1_DR = ioremap(GPIO1_DR_BASE,4);
????led_driver_t->VIRTUAL_GPIO1_GDIR = ioremap(GPIO1_GDIR_BASE,4);
????
/* 初始化LED相关寄存器 */
????
/* 使能GPIO1的时钟电源 */
????val = readl(led_driver_t->VIRTUAL_CCM_CCGR1);
????val &= ~(0x3u<<26u);
????val |= (0x3u<<26u);
????writel(val,led_driver_t->VIRTUAL_CCM_CCGR1);
????
/* 设置GPIO1_IO03的复用功能，复用为普通IO */
????writel(5u,led_driver_t->VIRTUAL_SW_MUX_GPIO1_IO03);
????
/* 配置GPIO1_IO03的电气属性 */
????writel(0x10b0u,led_driver_t->VIRTUAL_SW_PAD_GPIO1_IO03);
????
/* 配置GPIO1_IO03为数字量输出功能 */
????val = readl(led_driver_t->VIRTUAL_GPIO1_GDIR);
????val &= ~(0x1u<<3u);
????val |= (0x1u<<3u);
????writel(val,led_driver_t->VIRTUAL_GPIO1_GDIR);
????
/* 默认熄灭LED */
????val = readl(led_driver_t->VIRTUAL_GPIO1_DR);
????val |= (0x1u<<3u);
????writel(val,led_driver_t->VIRTUAL_GPIO1_DR);
????
/* 3 动态向Linux申请空闲的设备号 */
????retvalue = alloc_chrdev_region(&(led_driver_t->led_devid),LED_MINOR,COUNT,LED_NAME);
????if(0>retvalue)
????{
????????printk("The led driver alloc devid failed!\r\n");
????????goto err0;
????}
????
/* 4 配置led字符驱动设备的操作函数功能 */
????(led_driver_t->led_fops).open = led_open;
????(led_driver_t->led_fops).release = led_close;
????(led_driver_t->led_fops).read = led_read;
????(led_driver_t->led_fops).write = led_write;
????
/* 5 初始化cdev字符驱动描述结构体 */
????cdev_init(&(led_driver_t->led_cdev),&(led_driver_t->led_fops));
????led_driver_t->led_cdev.owner = THIS_MODULE;
????retvalue = cdev_add(&(led_driver_t->led_cdev),led_driver_t->led_devid,COUNT);
????if(0>retvalue)
????{
????????printk("The led driver cdev insmod failed!\r\n");
????????goto err1;
????}
????
/* 6 使用mdev工具制造虚拟设备热拔插事件 */
????led_driver_t->led_class = class_create(THIS_MODULE,LED_NAME);
????if(NULL == (led_driver_t->led_class))
????{
????????printk("The led driver alloc class failed!\r\n");
????????goto err2;
????}
????led_driver_t->led_device = device_create(led_driver_t->led_class,NULL,led_driver_t->led_devid,NULL,LED_NAME);
????if(NULL == (led_driver_t->led_device))
????{
????????printk("The led driver alloc device failed!\r\n");
????????goto err3;
????}
????
????printk("The led driver install OK! Device path is /dev/%s\r\n",LED_NAME);
????
????return retvalue;
????
err3:
????class_destroy(led_driver_t->led_class);
err2:
????cdev_del(&(led_driver_t->led_cdev));
err1:
????unregister_chrdev_region(led_driver_t->led_devid,COUNT);
err0:
????iounmap(led_driver_t->VIRTUAL_CCM_CCGR1);
????iounmap(led_driver_t->VIRTUAL_SW_MUX_GPIO1_IO03);
????iounmap(led_driver_t->VIRTUAL_SW_PAD_GPIO1_IO03);
????iounmap(led_driver_t->VIRTUAL_GPIO1_DR);
????iounmap(led_driver_t->VIRTUAL_GPIO1_GDIR);
????
kfree(led_driver_t);
err:
????return retvalue;
}
static void __exit led_exit(void)
{
????u32 val = 0u;
????if(NULL != led_driver_t)
????{
????????device_destroy((led_driver_t->led_class),led_driver_t->led_devid);
????????class_destroy(led_driver_t->led_class);
????????
????????cdev_del(&(led_driver_t->led_cdev));
????????unregister_chrdev_region(led_driver_t->led_devid,COUNT);
????????
????????
/* 默认熄灭LED */
????????val = readl(led_driver_t->VIRTUAL_GPIO1_DR);
????????val |= (0x1u<<3u);
????????writel(val,led_driver_t->VIRTUAL_GPIO1_DR);
????????iounmap(led_driver_t->VIRTUAL_CCM_CCGR1);
????????iounmap(led_driver_t->VIRTUAL_SW_MUX_GPIO1_IO03);
????????iounmap(led_driver_t->VIRTUAL_SW_PAD_GPIO1_IO03);
????????iounmap(led_driver_t->VIRTUAL_GPIO1_DR);
????????iounmap(led_driver_t->VIRTUAL_GPIO1_GDIR);
????????
????????
kfree(led_driver_t);
????????led_driver_t = NULL;
????}
????
????return;
}
module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("WangXiaokun");
宏container_of的原型：
#define container_of(ptr, type, member) \
????(type *)((char *)(ptr) - (char *) &((type *)0)->member)
#endif
|
///
七、Linux的/DEV目录下，自动产生设备名
前面设备驱动备加载后，都需要用命令”mknod”来创建出设备文件； 其实内核里有接口在驱动源码里实现创建出设备文件。 首先busybox作的嵌入式文件系统里有提供”mdev”命令.(有些系统移植”udev”,工作方式有区别，但功能差不多)。
在内核驱动源码中，也提供了接口函数实现这种热拔插事件：
|
#include <linux/device.h>
struct class *class_create(owner, name);
//在"/sys/class/"目录下创建出名为name的子目录
void class_destroy(struct class *cls);??
//移除目录
struct device *device_create(struct class *class, struct device *parent,
??????????????????dev_t devt, void *drvdata, const char *fmt, ...);
//在class目录下创建出设备信息和产生热插拔事件，mdev会根据设备信息创建出相应的设备文件
???
?// class指定在哪个class目录下创建设备信息, parent指定父设备节点(可以为NULL), devt为设备文件的设备号.??drvdata用于设备驱动用的参数(可设为NULL), 后面"const char *fmt, ..."是用printf的方式来设置设备文件的文件名. 如(..., "mydev%d", i):表示设备文件名由mydev与变量i的值组成.
void device_destroy(struct class *class, dev_t devt);
//指定在class目录下移除指定设备号的设备信息. mdev就会移除相应的设备文件.
|
例子：
|
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/kernel.h>??
//提供printk//
#include <linux/fs.h>??
//提供字符设备驱动//
#include <linux/cdev.h>?
?//用于开发字符驱动设备//
#include <linux/device.h>??
//用于产生热拔插事件//
#define MYMA 1234
#define MYMI 1234
#define COUNT 3
dev_t devid;?
?//这里存放设备号//
struct cdev test_cdev;
//描述一个字符设备驱动//
struct class *test_class = NULL;
/*创建结构体对象file_operations,为用户提供操作设备驱动的接口*/
int test_open(struct inode *ind, struct file *fl)
{
????printk("test open %s\n",__func__);
????return 0;
}
ssize_t test_read(struct file *fl, char *__user buf, size_t len, loff_t *off)
{
????printk("test read %s\n",__func__);
????return len;
}
ssize_t test_write(struct file *fl, const char __user *buf, size_t len, loff_t *off)
{
????printk("test write %s\n",__func__);
????return len;
}
struct file_operations fops = {
????.owner = THIS_MODULE,
????.open = test_open,
????.read = test_read,
????.write = test_write,
};
static int __init test_init(void)
{
????int ret_var=0,
????????num=0;
????
????
/*1 向linux申请一个字符设备号*/
????devid = MKDEV(MYMA,MYMI);
????ret_var = register_chrdev_region(devid,COUNT,"hello_test");
????if(0>ret_var)
????????goto err1;
????
/*2 初始化字符设备对象cdev，关联设备操作用户接口*/
????cdev_init(&test_cdev,&fops);
????test_cdev.owner = THIS_MODULE;
????
/*3 将这个字符设备驱动对象加入linux设备管理器中,同时关联设备号*/
????ret_var = cdev_add(&test_cdev,devid,COUNT);
????if(0>ret_var)
????????goto err2;
???
?/*4 在系统/sys/class/目录下创建一个子目录*/
????test_class =
class_create(THIS_MODULE,"hello_word");
????if(NULL == test_class)
????????goto err3;
????
/*5 制造热拔插事件，自动在/dev下面生成驱动字符设备文件*/
????for(num=0;num<COUNT;++num)
????????
device_create(test_class,NULL,
MKDEV(MYMA,MYMI+num),NULL,"hello_test%d",num);
????
????printk("Hello word,%u\n",(unsigned int)(devid>>20));
????return 0;
????
err3:
????cdev_del(&test_cdev);
err2:
????unregister_chrdev_region(devid,COUNT);
err1:
????return ret_var;
}
static void __exit test_exit(void)
{
????int num=0;
????for(num=0;num<COUNT;++num)
????????
device_destroy(test_class,
MKDEV(MYMA,MYMI+num));?
?//取消设备热拔插，拔出设备//
????
class_destroy(test_class);??
//注销并删除/sys/class/下的目录//
????cdev_del(&test_cdev);
????unregister_chrdev_region(devid,COUNT);
????
????printk("Good Bye!!\n");
}
module_init(test_init);
module_exit(test_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
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?///
八、详细讲解struct file_operations的标准使用方法(<linux/fs.h>)
|
1、参考的网络资源
/
2、几个常用的函数接口详解：
① struct module *owner;??//通常直接赋值THIS_MODULE，用于阻止设备驱动在被操作中被卸载（THIS_MODULE = (*struct module)0）
② loff_t (*llseek)(struct fuile *,loff_t,int);
//指针参数filp为进行读取信息的目标文件结构体指针；参数 p 为文件定位的目标偏移量；参数orig为对文件定位的起始地址，这个值可以为文件开头（SEEK_SET，0,当前位置(SEEK_CUR,1)，文件末尾(SEEK_END,2)；?llseek 方法用作改变文件中的当前读/写位置, 并且新位置作为(正的)返回值
③ ssize_t (*read)(struct file *,char __user *,size_t,loff_t *);
参数解释：
struct file *：?指针参数 filp 为进行读取信息的目标文件
char __user：?指针参数buffer 为对应放置信息的缓冲区（即用户空间内存地址）
size_t：?参数size为要读取的信息长度
loff_t *：?参数 p 为读的位置相对于文件开头的偏移，在读取信息后，这个指针一般都会移动（驱动层来移动）
返回值：非负数代表成功读取的字节数
④ ssize_t (*write)(struct file *,const char __user *,size_t,loff_t *);
参数解释：
struct file *：指针参数 filp 为进行读取信息的目标文件
const char __user *：?buffer为要写入文件的信息缓冲区
size_t：?count为要写入信息的长度
loff_t *：?ppos为当前的偏移位置，这个值通常是用来判断写文件是否越界
返回值：非负数代表成功写入文件的字节数
⑤ int (*open)(struct inode *,struct file *);
参数解释：
struct inode *：?inode 为文件节点,这个节点只有一个，无论用户打开多少个文件，都只是对应着一个inode结构
struct file *：?filp就不同，只要打开一个文件，就对应着一个file结构体，file结构体通常用来追踪文件在运行时的状态信息
返回值：返回0代表打开设备成功；
⑥ int (*release)(struct inode *,struct file *);//?void release(struct inode inode,struct file *file),release函数的主要任务是清理未结束的输入输出操作，释放资源，用户自定义排他标志的复位等
⑦ long (*compat_ioctl)(struct file *,unsigned int,unsigned long);
参数解释：
struct file *：?对应应用程序传递的文件描述符 fd 的值
unsigned int：?cmd 参数从用户那里不改变地传下来（重要）
unsigned long：?可选的参数 arg 参数以一个 unsigned long 的形式传递, 不管它是否由用户给定为一个整数或一个指针.如果调用程序不传递第 3 个参数, 被驱动操作收到的 arg 值是无定义的
返回值：如果驱动程序未实现ioctl，而应用程序调用了，则返回 -ENOTTY
⑧ unsigned int (*poll)(struct file *, struct poll_table_struct *);
功能解释：
? ? ? ??可以用于实现驱动设备的被非阻塞IO访问，当应用程序使用select、poll和epoll来对设备尽心非阻塞轮询访问时，实际上会调用到这个函数接口实现。
参数解释：
struct file *：?要打开的设备文件(文件描述符)
struct poll_table_struct *：结构体 poll_table_struct 类型指针，由应用程序传递进来的。一般将此参数传递给poll_wait 函数。
返回值：向应用程序返回设备或者资源状态，可以返回的资源状态如下：
|
|
/
3、file_operations内相关结构体：
① struct file(linux/fs.h)：每打开一个应用程序就会有一个
结构体原型：
struct file {
????????union {
????????????????struct llist_node???????fu_llist;
????????????????struct rcu_head?????????fu_rcuhead;
????????} f_u;
????????struct path?????????????f_path;
????????struct inode????????????*f_inode;???????/* cached value */
????????const struct file_operations????*f_op;
????????/*
?????????* Protects f_ep_links, f_flags.
?????????* Must not be taken from IRQ context.
?????????*/
????????spinlock_t??????????????f_lock;
????????atomic_long_t???????????f_count;
????????unsigned int????????????f_flags;
????????fmode_t?????????????????f_mode;
????????struct mutex????????????f_pos_lock;
????????loff_t??????????????????f_pos;
????????struct fown_struct??????f_owner;
????????const struct cred???????*f_cred;
????????struct file_ra_state????f_ra;
????????u64?????????????????????f_version;
#ifdef CONFIG_SECURITY
????????void????????????????????*f_security;
#endif
????????/* needed for tty driver, and maybe others */
????????void????????????????????*private_data;
#ifdef CONFIG_EPOLL
????????/* Used by fs/eventpoll.c to link all the hooks to this file */
????????struct list_head????????f_ep_links;
????????struct list_head????????f_tfile_llink;
#endif /* #ifdef CONFIG_EPOLL */
????????struct address_space????*f_mapping;
} __attribute__((aligned(4)));
成员的解析：
② struct inode(linux/fs.h)：一个驱动设备有且只有一个，每创建一个字符设备文件，就会生成一个
结构体原型：
struct inode {
????????umode_t?????????????????i_mode;
????????unsigned short??????????i_opflags;
????????kuid_t??????????????????i_uid;
????????kgid_t??????????????????i_gid;
????????unsigned int????????????i_flags;
#ifdef CONFIG_FS_POSIX_ACL
????????struct posix_acl????????*i_acl;
????????struct posix_acl????????*i_default_acl;
#endif
????????const struct inode_operations???*i_op;
????????struct super_block??????*i_sb;
????????struct address_space????*i_mapping;
#ifdef CONFIG_SECURITY
????????void????????????????????*i_security;
#endif
????????/* Stat data, not accessed from path walking */
????????unsigned long???????????i_ino;
????????/*
?????????* Filesystems may only read i_nlink directly.??They shall use the
?????????* following functions for modification:
?????????*
?????????*????(set|clear|inc|drop)_nlink
?????????*????inode_(inc|dec)_link_count
?????????*/
????????union {
????????????????const unsigned int i_nlink;
????????????????unsigned int __i_nlink;
????????};
????????dev_t???????????????????i_rdev;
????????loff_t??????????????????i_size;
????????struct timespec?????????i_atime;
????????struct timespec?????????i_mtime;
????????struct timespec?????????i_ctime;
????????spinlock_t??????????????i_lock; /* i_blocks, i_bytes, maybe i_size */
????????unsigned short??????????i_bytes;
????????unsigned int????????????i_blkbits;
????????blkcnt_t????????????????i_blocks;
#ifdef __NEED_I_SIZE_ORDERED
????????seqcount_t??????????????i_size_seqcount;
#endif
????????/* Misc */
????????unsigned long???????????i_state;
????????struct mutex????????????i_mutex;
????????unsigned long???????????dirtied_when;???/* jiffies of first dirtying */
????????unsigned long???????????dirtied_time_when;
????????struct hlist_node???????i_hash;
????????struct list_head????????i_io_list;??????/* backing dev IO list */
#ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
????????struct bdi_writeback????*i_wb;??????????/* the associated cgroup wb */
????????/* foreign inode detection, see wbc_detach_inode() */
????????int?????????????????????i_wb_frn_winner;
????????u16?????????????????????i_wb_frn_avg_time;
????????u16?????????????????????i_wb_frn_history;
#endif
????????struct list_head????????i_lru;??????????/* inode LRU list */
????????struct list_head????????i_sb_list;
????????union {
????????????????struct hlist_head???????i_dentry;
????????????????struct rcu_head?????????i_rcu;
????????};
????????u64?????????????????????i_version;
????????atomic_t????????????????i_count;
????????atomic_t????????????????i_dio_count;
????????atomic_t????????????????i_writecount;
#ifdef CONFIG_IMA
????????atomic_t????????????????i_readcount; /* struct files open RO */
#endif
????????const struct file_operations????*i_fop; /* former ->i_op->default_file_ops */
????????struct file_lock_context????????*i_flctx;
????????struct address_space????i_data;
????????struct list_head????????i_devices;
????????union {
????????????????struct pipe_inode_info??*i_pipe;
????????????????struct block_device?????*i_bdev;
????????????????struct cdev?????????????*i_cdev;
????????????????char????????????????????*i_link;
????????};
????????__u32???????????????????i_generation;
#ifdef CONFIG_FSNOTIFY
????????__u32???????????????????i_fsnotify_mask; /* all events this inode cares about */
????????struct hlist_head???????i_fsnotify_marks;
#endif
????????void????????????????????*i_private; /* fs or device private pointer */
};
成员解释：
umode_t i_mode：?i_mode表示访问权限控制
kuid_t i_uid：?UID
kgid_t i_gid：?GID
unsigned int i_flags：?i_flags文件系统标志
union {
? ? const unsigned int i_nlink;
? ? unsigned int __i_nlink;
};：?硬链接数计数
loff_t i_size：?以字节为单位的文件大小
struct timespec i_atime：?最后access时间
struct timespec i_mtime：?最后modify时间
struct timespec i_ctime：?最后change时间
struct hlist_head i_dentry：?目录项链表
atomic_t i_count：?i_count引用计数,当引用计数变为0时，会释放inode实例
atomic_t i_writecount：?i_writecount写者计数
union {
? ? ?struct pipe_inode_info *i_pipe;
? ? ?struct block_device *i_bdev;
? ? ?struct cdev *i_cdev;
? ? ?char *i_link;
? ? ?unsigned i_dir_seq;
};：?特殊文件类型的union,pipe,cdev,blk.link etc,i_cdev表示这个inode属于一个字符设备文件，本文中创建设备文件的时候会把与之相关的设备号的驱动对象cdev拿来填充
void *i_private：?inode的私有数据
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