Linux模块化增加设备驱动程序

目的

采用模块方法，添加一个新的字符设备驱动程序，实现打开/关闭、读/写等基本操作
编写一个应用程序，测试添加的驱动程序

开发环境

操作系统: ubuntu 16.04LTS 64位
内核版本:linux-4.14.141
内存:8G
处理器: IntelR CoreTM i5-6200U CPU@ 2.30GHz×4
编辑器: Vim
编译器: gcc version 5.4.0 20160609

实验步骤

编写设备驱动程序源文件mydev.c
编写Makefile文件，用于执行编译任务
将设备驱动程序源文件和Makefile文件拷贝到/usr/src/linux-4.14.141/drivers/misc/mydev目录下，在该目录打开终端
执行make命令,利用Makefile文件进行设备驱动模块编译，编译成功后生成mydev.ko文件
执行insmod mydev.ko，加载设备驱动模块
通过lsmod命令查看模块是否加载成功，通过cat /proc/devices命令查看新增设备名mydev和主设备号241
进入/dev目录，执行命令mknod /dev/mydev c 241 0，生成设备文件，其中，mydev为设备文件名，241为主设备号，0为从设备号，c表示字符设备，执行成功后在/dev目录中会生成一个新设备文件
编译测试程序，执行并进行测试

关键代码

打开设备

通过 MAJOR和MINOR返回主次设备号：

printk("mydev: Main device number is %d  \n Slave device number is %d\n", MAJOR(inode->i_rdev), MINOR(inode->i_rdev));

使用静态变量保存打开设备的进程数：
```
static int open_process = 0;
```
当设备未被占用，占有设备，当设备被占用，进程挂起：

 // 未被占用
if (open_process == 0) {
    open_process++; //标志占用
    try_module_get(THIS_MODULE);
    return 0;
} else {// 被占用
    printk(KERN_ALERT "Another process open the char device.\n"); 
    //进程挂起
    return -1;
}

释放设备，解除占用

--open_process; //占用解除
module_put(THIS_MODULE);

读取设备缓冲区内容到终端

从内核拷贝数据到用户空间，调用内核函数copy_to_user

copy_to_user(buf, buffer, sizeof(buffer);

输入字符串，从终端读取，写入设备缓冲区

数据从用户空间拷贝到内核，调用内核函数copy_from_user

copy_from_user(buffer, buf, sizeof(buffer);

注册字符设备

result = register_chrdev(DEVICE_NUM, "mydev", &mydev_fops);

注销字符设备

unregister_chrdev(device_num, "mydev");

添加模块宏定义和许可协议

//模块宏定义
module_init(mydev_init);
module_exit(mydev_exit);
// 模块许可协议
MODULE_LICENSE("GPL");

调试记录

使用Makefile文件编译设备驱动模块

编译设备驱动模块

执行insmod mydev.ko，加载设备驱动模块

加载设备驱动模块

通过cat /proc/devices命令查看新增设备名mydev和主设备号

查看设备驱动模块设备号

执行命令mknod /dev/mydev c 241 0，生成设备文件，查看设备文件

生成设备文件

编译测试程序，执行并进行测试

编译运行测试程序

测试代码目录说明

开源地址：OS_Kernel/compile_kernel&add_syscall

modularly_add_device_drivers 模块化添加驱动设备源文件目录

Linux模块化增加设备驱动程序.md

help.txt Makefile与make命令参考

Makefile make编译脚本

mydev.c 驱动程序源文件

test 测试程序

test.c 测试程序源代码