作  者：道哥，10＋年嵌入式開發老兵，專注于：C／C＋＋、嵌入式、Linux。

目錄

API 函數

編寫驅動程序

編寫應用程序

卸載驅動模塊

小結

別人的經驗，我們的階梯！

大家好，我是道哥，今天我們繼續討論： Linux 中字符設備的驅動程序。

在上一篇文章中Linux驅動實踐：你知道【字符設備驅動程序】的兩種寫法嗎？我們說過：字符設備的驅動程序，有兩套不同的API函數，并且在文中詳細演示了利用舊的API函數來編寫驅動程序。

這篇文章，我們繼續這個話題，實際演示一下：字符設備驅動程序的另一套API函數的使用方法。

API 函數

這里主要關注下面這 3 個函數：

／／ 靜態注冊設備

int register＿chrdev＿region（dev＿t from， unsigned count， const char ＊name）；

／／ 動態注冊設備

int alloc＿chrdev＿region（dev＿t ＊dev， unsigned baseminor， unsigned count，const char ＊name）；

／／ 卸載設備

void unregister＿chrdev＿region（dev＿t from， unsigned count）；

關于靜態和動態注冊，主要的區別就在于：主設備號由誰來主導分配！

靜態注冊：由我們的驅動程序來指定主設備號，即參數1：from；

動態注冊：由操作系統來分配，驅動程序提供一個變量來接收該設備號，即參數1： dev 指針；

另外，在Linux 2．6后期的內核版本中，引入了 cdev 結構來描述一個字符設備，它的結構體成員是：

與這個結構體相關的處理函數有：

void cdev＿init（struct cdev ＊，struct file＿operations ＊）；

初始化 cdev 的成員，主要是設置 file＿operations。

strcut cdev ＊cdev＿alloc（void）；

動態申請 cdev 內存。

void cdev＿put（strcut cdev ＊p）；

與 count 計數相關的操作。

int cdev＿add（struct cdev ＊，dev＿t ，unsigned ）；

向系統中添加一個 cdev，注冊字符設備，需要在驅動被加載的時候調用。

void cdev＿del（struct cdev ＊）；

從系統中刪除一個 cdev，注銷字符設備，需要在驅動被卸載的時候調用。

后面在代碼演示的時候，可以看到cdev結構是如何被使用的。

編寫驅動

按照慣例，我們仍然按照步驟，來討論如何利用上述的APIs，來手寫一個字符設備的驅動程序。

以下所有操作的工作目錄，都是與上一篇文章相同的，即：～／tmp／linux－4．15／drivers／。

創建驅動目錄和驅動程序

＄ cd linux－4．15／drivers／

＄ mkdir my＿driver2

＄ cd my＿driver2

＄ touch driver2．c

driver2．c 文件的內容如下（不需要手敲，文末有代碼下載鏈接）：

這里看一下加載驅動模塊時調用的 driver2＿init（ ） 函數，其中的 cdev＿init 用來把cdev結構體與 file＿operations 發生關聯。

在調用 alloc＿chrdev＿region（ ） 時，操作系統分配了主設備號，并且保存在 dev＿no 變量中，然后 cdev＿add（） 再把設備號與cdev結構體進行關聯。

創建 Makefile 文件

＄ touch Makefile

內容如下：

編譯驅動模塊＄ make

得到驅動程序： driver2．ko 。

加載驅動模塊

在加載驅動模塊之前，先來檢查一下系統中，幾個與驅動設備相關的地方。

先看一下 ／dev 目錄下，目前還沒有我們的設備節點（ ／dev／driver2 ）。

＄ ll ／dev／driver2

ls： cannot access ＇／dev／driver2＇： No such file or directory

再來查看一下 ／proc／devices 目錄下，也沒有 driver2 設備的設備號。

＄ cat ／proc／devices

／proc／devices 文件： 列出字符和塊設備的主設備號，以及分配到這些設備號的設備名稱。

為了方便查看打印信息，把dmesg輸出信息清理一下：

＄ sudo dmesg －c

執行如下指令，加載驅動模塊：

＄ sudo insmod driver2．ko

當驅動程序被加載的時候，通過 module＿init（ ） 注冊的函數 driver2＿init（） 將會被執行，那么其中的打印信息就會輸出。

還是通過 dmesg 指令來查看驅動模塊的打印信息：

＄ dmesg

此時，驅動模塊已經被加載了！

來查看一下 ／proc／devices 目錄下顯示的設備號：

＄ cat ／proc／devices

設備已經注冊了，主設備號是： 244 。

但是，此時在／dev目錄下，還沒有我們需要的設備節點。

在上一篇文章中介紹過，還可以利用 Linux 用戶態的 udev 服務來自動創建設備節點。

現在，我們手動創建設備節點：

＄ sudo mknod －m 660 ／dev／driver2 c 244 0

主設備號 244 是從 ／proc／devices 查到的。

檢查一下是否創建成功：

＄ ll ／dev／driver2

現在，設備的驅動程序已經加載了，設備節點也被創建好了，應用程序就可以來操作（讀、寫）這個設備了。

應用程序

應用程序仍然放在 ～／tmp／App／ 目錄下。

＄ mkdir ～／tmp／App／app＿driver2

＄ cd ～／tmp／App／app＿driver2

＄ touch app＿driver2．c

文件內容如下：

接下來就是編譯和測試了：

＄ gcc app＿driver2．c －o app＿driver2

＄

＄ sudo ．／app＿driver2

［sudo］ password for xxx： ＜輸入用戶密碼＞

read ret ＝ 0

write ret ＝ 0

從返回值來看，成功打開了設備，并且調用讀函數、寫函數都成功了！

繼續用dmesg命令查看一下：

卸載驅動模塊

卸載指令：

＄ sudo rmmod driver2

此時，／proc／devices 下主設備號 244 的 driver2 已經不存在了。

再來看一下 dmesg的打印信息：

可以看到：驅動程序中的 driver2＿exit（ ） 被調用執行了！

小結

以上就是利用“新的” API 函數，來編寫字符設備的驅動程序。

代碼結構還是非常清晰的，這得益于Linux良好的驅動程序架構設計！這也是每一名架構師需要學習、努力模仿的地方。

文中的測試代碼，已經放在網盤了。