字符设备驱动程序
Linux字符设备驱动（转载）来源: ChinaUnix博客日期：2008.01.01 18:52(共有0条评论) 我要评论Linux字符设备驱动（转载）这篇文章描述了在Linux 2.4下，如何建立一个虚拟的设备，对初学者来说很有帮助。
原文地址：/186/2623186.shtmlLinux下的设备驱动程序被组织为一组完成不同任务的函数的集合，通过这些函数使得Windows的设备操作犹如文件一般。
在应用程序看来，硬件设备只是一个设备文件，应用程序可以象操作普通文件一样对硬件设备进行操作，如open ()、close ()、read ()、write () 等。
Linux主要将设备分为二类：字符设备和块设备。
字符设备是指设备发送和接收数据以字符的形式进行；而块设备则以整个数据缓冲区的形式进行。
字符设备的驱动相对比较简单。
下面我们来假设一个非常简单的虚拟字符设备：这个设备中只有一个4个字节的全局变量int global_var，而这个设备的名字叫做"gobalvar"。
对"gobalvar"设备的读写等操作即是对其中全局变量global_var的操作。
驱动程序是内核的一部分，因此我们需要给其添加模块初始化函数，该函数用来完成对所控设备的初始化工作，并调用register_chrdev() 函数注册字符设备：static int __init gobalvar_init(void){if (register_chrdev(MAJOR_NUM, " gobalvar ", &gobalvar_fops)){//…注册失败}else{//…注册成功}}其中，register_chrdev函数中的参数MAJOR_NUM为主设备号,"gobalvar"为设备名，gobalvar_fops为包含基本函数入口点的结构体，类型为file_operations。
当gobalvar模块被加载时，gobalvar_init被执行，它将调用内核函数register_chrdev，把驱动程序的基本入口点指针存放在内核的字符设备地址表中，在用户进程对该设备执行系统调用时提供入口地址。
与模块初始化函数对应的就是模块卸载函数，需要调用register_chrdev()的"反函数"unregister_chrdev()：static void __exit gobalvar_exit(void){if (unregister_chrdev(MAJOR_NUM, " gobalvar ")){//…卸载失败}else{//…卸载成功}}随着内核不断增加新的功能，file_operations结构体已逐渐变得越来越大，但是大多数的驱动程序只是利用了其中的一部分。
对于字符设备来说，要提供的主要入口有：open ()、release ()、read ()、write ()、ioctl ()、llseek()、poll()等。
open()函数对设备特殊文件进行open()系统调用时，将调用驱动程序的open () 函数：int (*open)(struct inode * ,struct file *);其中参数inode为设备特殊文件的inode (索引结点) 结构的指针，参数file是指向这一设备的文件结构的指针。
open()的主要任务是确定硬件处在就绪状态、验证次设备号的合法性(次设备号可以用MINOR(inode-> i - rdev) 取得)、控制使用设备的进程数、根据执行情况返回状态码(0表示成功，负数表示存在错误) 等；release()函数当最后一个打开设备的用户进程执行close ()系统调用时，内核将调用驱动程序的release () 函数：void (*release) (struct inode * ,struct 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。
read()函数当对设备特殊文件进行read() 系统调用时，将调用驱动程序read() 函数：ssize_t (*read) (struct file *, char *, size_t, loff_t *);用来从设备中读取数据。
当该函数指针被赋为NULL 值时，将导致read 系统调用出错并返回-EINVAL （"Invalid argument，非法参数"）。
函数返回非负值表示成功读取的字节数（返回值为"signed size"数据类型，通常就是目标平台上的固有整数类型）。
globalvar_read函数中内核空间与用户空间的内存交互需要借助第2节所介绍的函数：static ssize_t globalvar_read(struct file *filp, char *buf, size_t len, loff_t *off){…copy_to_user(buf, &global_var, sizeof(int));…}write( ) 函数当设备特殊文件进行write () 系统调用时，将调用驱动程序的write () 函数：ssize_t (*write) (struct file *, const char *, size_t, loff_t *);向设备发送数据。
如果没有这个函数，write 系统调用会向调用程序返回一个-EINVAL。
如果返回值非负，则表示成功写入的字节数。
globalvar_write函数中内核空间与用户空间的内存交互需要借助第2节所介绍的函数：static ssize_t globalvar_write(struct file *filp, const char *buf, size_t len, loff_t*off){…copy_from_user(&global_var, buf, sizeof(int));…}ioctl() 函数该函数是特殊的控制函数，可以通过它向设备传递控制信息或从设备取得状态信息，函数原型为：int (*ioctl) (struct inode * ,struct file * ,unsigned int ,unsigned long);unsigned int参数为设备驱动程序要执行的命令的代码，由用户自定义，unsigned long参数为相应的命令提供参数，类型可以是整型、指针等。
如果设备不提供ioctl 入口点，则对于任何内核未预先定义的请求，ioctl 系统调用将返回错误（-ENOTTY，"No such ioctl fordevice，该设备无此ioctl 命令"）。
如果该设备方法返回一个非负值，那么该值会被返回给调用程序以表示调用成功。
llseek()函数该函数用来修改文件的当前读写位置，并将新位置作为（正的）返回值返回，原型为：loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);poll()函数poll 方法是poll 和select 这两个系统调用的后端实现，用来查询设备是否可读或可写，或是否处于某种特殊状态，原型为：unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);设备"gobalvar"的驱动程序的这些函数应分别命名为gobalvar_open、gobalvar_ release、gobalvar_read、gobalvar_write、gobalvar_ioctl，因此设备"gobalvar"的基本入口点结构变量gobalvar_fops 赋值如下：struct file_operations gobalvar_fops = {read: gobalvar_read,write: gobalvar_write,};上述代码中对gobalvar_fops的初始化方法并不是标准C所支持的，属于GNU扩展语法。
完整的globalvar.c文件源代码如下：#include#include#include#includeMODULE_LICENSE("GPL");#define MAJOR_NUM 254 //主设备号static ssize_t globalvar_read(struct file *, char *, size_t, loff_t*);static ssize_t globalvar_write(struct file *, const char *, size_t, loff_t*); //初始化字符设备驱动的file_operations结构体struct file_operations globalvar_fops ={read: globalvar_read, write: globalvar_write,};static int global_var = 0; //"globalvar"设备的全局变量static int __init globalvar_init(void){int ret;//注册设备驱动ret = register_chrdev(MAJOR_NUM, "globalvar", &globalvar_fops);if (ret){printk("globalvar register failure");}else{printk("globalvar register success");}return ret;}static void __exit globalvar_exit(void){int ret;//注销设备驱动ret = unregister_chrdev(MAJOR_NUM, "globalvar");if (ret){printk("globalvar unregister failure");}else{printk("globalvar unregister success");}}static ssize_t globalvar_read(struct file *filp, char *buf, size_t len, loff_t *off) {//将global_var从内核空间复制到用户空间if (copy_to_user(buf, &global_var, sizeof(int))){return - EFAULT;}return sizeof(int);}static ssize_t globalvar_write(struct file *filp, const char *buf, size_t len, loff_t*off){//将用户空间的数据复制到内核空间的global_varif (copy_from_user(&global_var, buf, sizeof(int))){return - EFAULT;}return sizeof(int);}module_init(globalvar_init);module_exit(globalvar_exit);运行：gcc -D__KERNEL__ -DMODULE -DLINUX -I /usr/local/src/linux2.4/include -c -o globalvar.o globalvar.c编译代码，运行：inmod globalvar.o加载globalvar模块，再运行：cat /proc/devices发现其中多出了"254 globalvar"一行，如下图：接着我们可以运行：mknod /dev/globalvar c 254 0创建设备节点，用户进程通过/dev/globalvar这个路径就可以访问到这个全局变量虚拟设备了。
platform模型驱动和字符设备模型驱动
platform模型驱动和字符设备模型驱动字符设备驱动模型：1、申请设备号：动态申请(alloc_chrdev_region()),动态申请(register_chrdev_region())struct cdev btn_cdev;//申请设备号if(major){//静态申请设备号dev_id = MKDEV(major, 0);register_chrdev_region(dev_id, 1, "button");}else{//动态申请设备号alloc_chardev_region(&dev_id, 0, 1, "button");major = MAJOR(dev_id);}在Linux中以主设备号用来标识与设备文件相连的驱动程序。
次编号被驱动程序用来辨别操作的是哪个设备。
cdev 结构体的 dev_t 成员定义了设备号，为 32 位，其中高 12 位为主设备号，低20 位为次设备号。
设备号的获得与生成：获得：主设备号：MAJOR(dev_t dev);次设备号：MINOR(dev_t dev);生成：MKDEV(int major,int minor);2、初始化设备:void cdev_init(struct cdev *, struct file_operations *);cdev_init()函数用于初始化cdev 的成员，并建立cdev 和file_operations 之间的连接。
3、注册设备int cdev_add(struct cdev *, dev_t, unsigned);cdev_add()函数向系统添加一个 cdev，完成字符设备的注册。
4、创建设备节点手动创建设备节点：mknod 的标准形式为:mknod DEVNAME {b | c} MAJOR MINOR1，DEVNAME是要创建的设备文件名，如果想将设备文件放在一个特定的文件夹下，就需要先用mkdir在dev目录下新建一个目录；2， b和c 分别表示块设备和字符设备：b表示系统从块设备中读取数据的时候，直接从内存的buffer中读取数据，而不经过磁盘；c表示字符设备文件与设备传送数据的时候是以字符的形式传送，一次传送一个字符，比如打印机、终端都是以字符的形式传送数据；3，MAJOR和MINOR分别表示主设备号和次设备号：为了管理设备，系统为每个设备分配一个编号，一个设备号由主设备号和次设备号组成。
VxWorks下字符设备的驱动开发
（ 国飞 行 试 验 研究 院 ， 西 西 安 ７ ０ ８ ） 中 陕 １０ ９
摘 要 ： 着 Ｖ Ｗ ｏ ｋ 操 作 系统 在 嵌入 式 系统 中的应 用 ， ｘ ｏｋ 下 产 品 的 开发 和 应 用也 越 来 越 广 泛 。 发 嵌 入 式 设备 经 常遇 到 的 一 随 ｘ ｒｓ Ｖ Ｗ ｒｓ 开
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｗ ｉｈ ｔ Ｗ ｏｒ ｓｏｐｅａｉ ｙｓｅ ｎ ｍｂｅ ｄｅ ｙｓｅ ．Ｖｘ ｏｒ ｄｅ ｈ ｒ ｕｃ ｅ ｌ ｐ ｅ ｎ ａ ｐｌ ａｉ ｓ ｒ ｎ ｃ ｈｅ Ｖｘ ｋ ｒｔ ｎｇ ｓ ｔ ｍ ｉ ｅ ｄ ｄ ｓ ｔｍ Ｗ ｋｓｕｎ ｒｔ ｅ ｐ ｏｄ ｔｄ ｖｅｏ ｍ ｎｔａ ｄ ｐ ｉ ｔｏｎ ａｅ ｉ — ｃ ｃ ｅ ｓｎ ｌ ｗｉ ｅｐｒ ａ ｒ ａｉｇｙ ｄ ｓ ｅ ｄ．Ｄ ｅ ｌ ｐｍ ｅ ｔ ｏ ｍ ｂｅ ｄｅ ｖ ｃ ｓ ｉ ｏ ｌ ｍ ｏ ｎ ｎｃ ｕｎ ｅ ｅ ｎ ｗ ｔ ｗ ｒｔ ｆ ｃｅ ｔ ｎｄ ｒ ｌ ｂｅ ｄｅ ｉｅ ｖｅｏ ｎ ｆｅ ｄ ｄ ｄｅ ｉ ｅ ｓ ａ ｐｒ ｂ ｅ ｅ ｅ ｏ ｔ ｒ ｄ ｉ ｈｏ ｏ ｉ ｅ ｅ ｉｎ ａ ｅｉ ｌ ｖｃ ｉ ａ ｄｒｖ ｍ．Ｉ ｔ ｓｐ ｐｅ ．ＶｘＷ ｏ ｋ ｅ ｃ ｒｖｅ ｖ ｌ ｐｍ ｅ ｔｕ ｉ ｅ ｎ ｈｉ ａ ｒ ｒ ｓｄ ｖｉｅ ｄ ｉ ｒｄｅ ｅｏ ｎ ｎｄｅ ｈ ａｎ ａｐｅ ｔ ａ ｒｔ ｅ ｍ ｉ ｓ ｃｓ ｎｄ ｈｏｗ Ｏ ｃ ｆｇ ｅ ｔ ｔ ｏｎ ｕｒ ｈｅ ＰＣＩｂ ｅ ｉ ｅ ｒ ｓ ｒｂ ｄ ｉ ｕｓｄ ｖ ｃ ｓａｅ ｄｅｃ ｅ ｉ ｉ ｄ ｔｉ ｆ ｒｔ ｅｅ ｎｔｄｅ ｌ ｐｅｓａｇｏ ｅｅ ｅ ｃ ｎ ｅａｌ ｏ ｈｅ ｒｌｖａ ｖｅｏ ｒ ｏｄ ｒ ｆｒ ｎ ｅ． Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ：Ｖｘ ｏｒ ｓ ｈａ ａ ｔｒｄｅ ｉ ｅ ｒｖｅ ｖｅｏ ｄｓ Ｗ ｋ ；ｃ ｒｃｅ ｖ ｃ ；ｄ ｉ ｒｄｅ ｌ ｐｍ ｅ ｔ ｎ ；ＰＣＩｄｅ ｃ ；ｓｌｃ ｕ ｔ ｖｉｅ ｅｅ ｔｆ ｎｃ ｏｎ ｉ
设备驱动程序简介
设备驱动程序简介1.设备驱动程序的作⽤从⼀个⾓度看，设备驱动程序的作⽤在于提供机制，⽽不是策略。
在编写驱动程序时，程序猿应该特别注意以下这个基本概念：编写訪问硬件的内核代码时，不要给⽤户强加不论什么特定策略。
由于不同的⽤户有不同的需求，驱动程序应该处理如何使硬件可⽤的问题。
⽽将如何使⽤硬件的问题留给上层应⽤程序。
从还有⼀个⾓度来看驱动程序。
它还能够看作是应⽤程序和实际设备之间的⼀个软件层。
总的来说，驱动程序设计主要还是综合考虑以下三个⽅⾯的因素：提供给⽤户尽量多的选项、编写驱动程序要占⽤的时间以及尽量保持程序简单⽽不⾄于错误丛⽣。
2.内核功能划分Unix系统⽀持多进程并发执⾏。
每⼀个进程都请求系统资源。
内核负责处理全部这些请求，依据内核完毕任务的不同，可将内核功能分为例如以下⼏部分：1.进程管理：负责创建和销魂进程。
并处理它们和外部世界之间的连接。
内核进程管理活动就是在单个或多个CPU上实现了多个进程的抽象。
2.内存管理：内存是计算机的主要资源之中的⼀个，⽤来管理内存的策略是决定系统系能的⼀个关键因素。
3.⽂件系统：内核在没有结构的硬件上构造结构化的⽂件系统。
⽽⽂件抽象在整个系统中⼴泛使⽤。
4.设备控制：差点⼉每个系统操作终于都会映射到物理设备上。
5.⽹络功能：⽹络功能也必须由操作系统来管理，系统负责在应⽤程序和⽹络接⼝之间传递数据包，并依据⽹络活动控制程序的运⾏。
全部的路由和地址解析问题都由内核处理。
可装载模块：Linux有⼀个⾮常好的特性：内核提供的特性可在执⾏时进⾏扩展。
可在执⾏时加⼊到内核的代码被称为“模块”。
Linux内核⽀持⼏种模块类型。
包含但不限于设备驱动程序。
每⼀个模块由⽬标代码组成，能够使⽤insmod程序将模块连接到正在执⾏的内核，也能够使⽤rmmod程序移除连接。
3.设备和模块的分类Linux系统将设备分成三个基本类型：字符设备、块设备、⽹络接⼝。
1.字符设备：字符设备驱动程序通常⾄少要实现open、close、read和write系统调⽤。
C语言设备驱动编程入门
C语言设备驱动编程入门C语言设备驱动编程是一项常见的技术，用于编写操作系统的设备驱动程序。
设备驱动程序是操作系统与硬件设备之间的桥梁，它负责将用户操作转化为硬件设备能够理解和执行的指令。
本文将介绍C语言设备驱动编程的基本概念和入门知识，帮助读者了解并入门这一重要的编程技术。
一、设备驱动程序概述设备驱动程序是操作系统的一部分，它与操作系统内核紧密结合，用于实现对硬件设备的控制和管理。
设备驱动程序通常由硬件设备制造商提供，或者由操作系统开发者开发。
它负责处理硬件设备与操作系统之间的通信，使得用户能够方便地操作硬件设备。
设备驱动程序可以分为字符设备驱动和块设备驱动两种类型。
字符设备驱动用于处理流式数据的设备，如键盘、鼠标等；块设备驱动用于处理以块为单位的数据的设备，如硬盘、U盘等。
不同类型的设备驱动程序在实现上有所不同，但都需要用C语言编写。
二、设备驱动程序的基本结构设备驱动程序的基本结构包括设备初始化、设备打开、设备关闭和设备读写等函数。
下面我们逐步介绍这些函数的作用和实现方法。
1. 设备初始化函数设备初始化函数负责对设备进行初始化，包括设备的寄存器配置、中断设置等。
在这个函数中，我们需要了解硬件设备的相关规格和特性，并根据需要进行适当的配置。
2. 设备打开函数设备打开函数在设备被用户程序打开时被调用，它负责向操作系统申请资源，并进行相应的设置，例如打开文件、分配内存等。
3. 设备关闭函数设备关闭函数在设备被用户程序关闭时被调用，它负责释放设备所占用的资源，如释放文件占用的内存、关闭文件等。
4. 设备读写函数设备读写函数是设备驱动程序的核心部分，它负责设备与用户程序之间的数据交换。
设备读函数用于从设备中读取数据，设备写函数用于向设备中写入数据。
三、设备驱动程序的编写步骤编写设备驱动程序需要经过以下几个步骤：1. 了解硬件设备在编写设备驱动程序之前，我们需要详细了解硬件设备的规格和特性，包括硬件寄存器的地址、中断向量等。
块、字符、网络设备
write等。
指令 用途
# 空指令，无任何效果
#include 包含一个源代码文件
#define 定义宏
区特性的字符设备，访问它们时可前后移动访问位置。例如framebuffer就是这样的一个设
备，app可以用mmap或lseek访问抓取的整个图像。
块设备：
和字符设备类似，块设备也是通过/dev目录下的文件系统节点来访问。块设备（例如磁盘）
上能够容纳filesystem。在大多数的Unix系统中，进行I/O操作时块设备每次只能传输一个
用。字符终端（/dev/console）和串口（/dev/ttyS0以及类似设备）就是两个字符设备，
它们能很好的说明“流”这种抽象概念。字符设备可以通过FS节点来访问，比如/dev/tty1
和/dev/lp0等。这些设备文件和普通文件之间的唯一差别在于对普通文件的访问可以前后
移动访问位置，而大多数字符备是一个只能顺序访问的数据通道。然而，也存在具有数据
或多个完整的块，而每块包含512字节（或2的更高次幂字节的数据）。Linux可以让app像
字符设备一样地读写块设备，允许一次传递任意多字节的数据。因此，块设备和字符设备的
区别仅仅在于内核内部管理数据的方式，也就是内核及驱动程序之间的软件接口，而这些不
同对用户来讲是透明的。在内核中，和字符驱动程序相比，块驱动程序具有完全不同的接口。
#undef 取消已定义的宏
#if 如果给定条件为真，则编译下面代码
#ifdef 如果宏已经定义，则编译下面代码
#ifndef 如果宏没有定义，则编译下面代码
嵌入式Linux系统中字符设备驱动程序的开发
［ ｓｒ ｃ！Ｃ ｍｂｎｄ ｗ ｔ ｔｅｄ ｖｌｐ ｎ ｆＡ ｄ ｖｒｏ ３ ４１Ｆ ｂ ａｄ ｈｓｐｐ ｒｍａｎｙ ｄａｓｗｉ ｅｂ ｉ ｉｇｏ ｒｓ ｃ ｍｐｌ Ａｂｔａ ｔ ｏ ｉｅ ｉ ｈ ｅｅｏ ｍｅ ｔｏ Ｄ ｒ ｅ ｆ￥ Ｃ２ ０ ｏｒ，ｔｉ ａｅ ｉｌ ｅｌ ｔ ｔ ｕｌ ｎ ｆｃｏｓ ｏ ｉ ｈ ｉ ｈｈ ｄ ｅ
实现、调试和 发布 方法进行 了详细的论述 。
关羹词 ：嵌入式 系统 ；数据采 集 ；ＡＤ转换 ；驱动程序 ／
Ｄｅ ｅｏ ｍ ｅ ｔ ｆ ｖ ｌｐ ｎ ａ ｖ ｃ ｉ ｅ ｓｏ ｂ ｄ ｅ ｙ ｔ ｍ ｏ Ｃｈ ｒＤｅ ｉｅＤｒ ｖ ｒ ｆ Ｅｍ ｅ ｄ ｄ Ｓ ｓｅ Ｕｎ ｅ ｎ ｘ Ｓ ｓｅ ｄ ｒＬｉ ｕ ｙ ｔ ｍ
中圈分类号： Ｐ９． Ｔ３１ ９
嵌入 式 Ｌｎ ｘ系统 中字符设备 驱动程 序 的开发 ｉｕ
李胜朝 ，黄先祥 ，谢 建
（ 第二炮兵工程学院二 系 ，西 安 ７ ０ ２ ） １０ ５
接
要： 结合嵌入式开 发板 ￥ Ｃ ４０ ３ ２ １Ｆ的模数转换驱动程序 的开发 ，该文对 Ｌｎｘ ｉ 环境下交叉编译环境的建立 ， ｕ 字符设备驱动程序 的组成、
其它 文件一样对 此设备 文件进行 操作。Ｌｎ ｘ系统驱动主要 ｉｕ
由字符设备、块设备和 网络设备的驱动程序组成 ，其 中字符 设备如 Ｉ ／ Ｏ、Ａ ／ Ａ设备和 ＵＳ ＤＤ Ｂ设备 等应用最为广泛，下面 结合 ２ １Ｆ开发板 中 Ａ ４０ Ｄ转换设备的驱动开发，对字符设备
的驱 动 开 发 流 程 进 行 深 入 讨 论 。
（） ３通过 ｓｔｐ命 令选 配好主机 的 ＮＦ ｅ ｕ Ｓ功能 ，并建立一 ＮＦ 根 目录／ｆｒｏ， ｅｃ ｘ ｏｔ文件中添］１ ｆｒｏ （ｗｎ Ｓ ｎｓ ｔ ｔ ｅ ｐ ｒ ｏ 在／ ／ ｓ Ｊ／ ｓ ｔ ｒ ，ｏ ［ｎ ｏ
实验二：字符设备驱动实验
实验二：字符设备驱动实验一、实验目的通过本实验的学习，了解Linux操作系统中的字符设备驱动程序结构，并能编写简单的字符设备的驱动程序以及对所编写的设备驱动程序进行测试，最终了解Linux操作系统如何管理字符设备。
二、准备知识字符设备驱动程序主要包括初始化字符设备、字符设备的I/O调用和中断服务程序。
在字符设备驱动程序的file_operations结构中，需要定义字符设备的基本入口点。
open()函数；release()函数read()函数write()函数ioctl()函数select()函数。
另外，注册字符设备驱动程序的函数为register_chrdev()。
register_chrdev() 原型如下：int register_chrdev(unsigned int major, //主设备号const char *name, //设备名称struct file_operations *ops)； //指向设备操作函数指针其中major是设备驱动程序向系统申请的主设备号。
如果major为0，则系统为该驱动程序动态分配一个空闲的主设备号。
name是设备名称，ops是指向设备操作函数的指针。
注销字符设备驱动程序的函数是unregister_chrdev(),原型如下：int unregister_chrdev(unsigned int major,const char *name);字符设备注册后，必须在文件系统中为其创建一个设备文件。
该设备文件可以在/dev目录中创建，每个设备文件代表一个具体的设备。
使用mknod命令来创建设备文件。
创建设备文件时需要使用设备的主设备号和从设备号作为参数。
阅读教材相关章节知识，了解字符设备的驱动程序结构。
三、实验内容根据教材提供的实例。
编写一个简单的字符设备驱动程序。
要求该字符设备包括open()、write()、read()、ioctl()和release()五个基本操作，并编写一个测试程序来测试所编写的字符设备驱动程序。
linux-GPIO驱动实验
GPIO驱动实验一、实验目的1.理解Linux GPIO驱动程序的结构、原理。
2.掌握Linux GPIO驱动程序的编程。
3.掌握Linux GPIO动态加载驱动程序模块的方法。
二、实验内容1. 编写GPIO字符设备驱动程序。
2. 编写Makefile文件。
3. 编写测试程序。
4. 调试GPIO驱动程序和测试程序。
三、实验设备1.硬件：PC机，基于ARM9系统教学实验系统实验箱1台；网线；串口线，电压表。
2.软件：PC机操作系统；Putty；服务器Linux操作系统；arm-v5t_le-gcc交叉编译环境。
3.环境：ubuntu12.04.4；文件系统版本为filesys_clwxl；烧写的内核版本为uImage_slh_gpio，编译成的驱动模块为davinci_dm365_gpios.ko，驱动源码见GPIO文件夹。
四．预备知识4.1 概述在嵌入式系统中，常常有数量众多，但是结构却比较简单的外部设备/电路，对这些设备/电路有的需要CPU为之提供控制手段，有的则需要被CPU用作输入信号。
而且，许多这样的设备/电路只要求一位，即只要有开/关两种状态就够了，例如灯的亮与灭。
对这些设备/电路的控制，使用传统的串行口或并行口都不合适。
所以在微控制器芯片上一般都会提供一个通用可编程I/O接口，即GPIO （General Purpose Input Output）。
GPIO的驱动主要就是读取GPIO口的状态，或者设置GPIO口的状态。
就是这么简单，但是为了能够写好的这个驱动，在LINUX上作了一些软件上的分层。
为了让其它驱动可以方便的操作到GPIO，在LINUX里实现了对GPIO操作的统一接口，这个接口实则上就是GPIO驱动的框架。
在本实验中，将编写简单的GPIO驱动程序来控制LCD液晶屏屏幕的亮灭，然后动态加载模块，并编写测试程序，以验证驱动程序。
4.2 实现的功能1> 设置对应的GPIO口为输出。
添加驱动程序的步骤
为相应的设备写好基本驱动程序并向VFS(virtual file system)注册即可，当上层应用要使用该设备时，VFS就会调用相应的设备函数。
设备驱动程序可以归为以下3类：1 块设备（block）以块为单位，允许随机访问，多用缓存技术2 字符设备（char）以字节为单位，只能按顺序访问，不用缓存3 网络接口（net）设备号：系统用主设备号（MAJOR）和次设备号（MINOR）来唯一标示一般设备相同主设备号表示同一类设备，次设备号表示同类设备的个数，在（/dev目录）下有相应的文件，这样字符设备和块设备都可以通过文件操作的系统调用完成。
字符设备的驱动程序通过在device_struct数据结构的chrdevs向量中增加一项的方法来向内核注册自己注册：int resultresult=register_chrdev(主设备号，设备名，&结构体)(GPIO_MAJOR_NR,DEVICE_NAME,&gpio_fops)字符设备驱动驱动程序编译进内核的步骤：1 在uClinux-dist/linux2.4.x/drivers/char目录下编写驱动程序(gpio.h,gpio.c)2 修改uClinux-dist/linux2.4.x/dirvers/char/Config.in，在适当的位置添加一行：bool 'gpiotest support'CONFIG_GPIO在make menuconfig时看见的是gpiotest support 选择这个时，既配置了CONFIG_GPIO 3 修改uClinux-dist/linux2.4.x/dirvers/char/Makefile 在适当的位置添加一行：obj-$(CONFIG_GPIO) += gpio.o4 在uClinux-dist/linux2.4.x/dirvers/char/mem.c 中添加初始化#ifdef CONFIG_GPIOextern int gpio_init(void);//在内核启动的时候对GPIO驱动程序进行注册#endif在这个函数中 int __init chr_dev_init(void){#ifdef CONFIG_GPIOgpio_init();//在内核启动的时候对GPIO驱动程序进行注册#endif}测试(应用)程序的编写和添加内核配置make clean 清除之前编译好的make menuconfigvendor/Product Selection-->厂商和产品的选择选择samsung 44b0Kernel/Library/Defaults Selection内核和库的选择--Kernel is linux-2.4.x(uClibc)Libc Version压缩的libc 的库[ ] Default all settings(lose changes)[*] Customize Kernel Settings 内核的设定，添加驱动程序[*] Customize Vendor/User Settings根文件系统，ram fs 内核配置目录：Code maturity level options-->代码成熟度[]还在开发阶段的[]Loadable module support-->[]Enable Loadable module support内核模块的支持System Type -->系统类型 (Samsung)ARM system type[ ]Generate big endian code 大小端的选择[*]Set flash/sdram size and base addr 选择存储器的大小(0c000000)(S)DRAM Base Address(00800000)(S)DRAM Size(00000000)FLASH Base Address(00200000)FLASH Size 2M(RAM)Kernel executes from(S3C44B0X-MBA44) Board InplementationGeneral setup-->通用设定[ ]Support hot-pluggable devices热拔插[*]Networking support 网络的支持[ ]System V IPC进程间通信[ ]Reduced memory footprint[ ]BSD Process Accouting[ ]Sysct1 support[*]NMFPE math emulation模拟数字协处理器(ELF)Kernel core(/proc/kcore) format内核格式[*]Support uClinux FLAT format binaries 对没有MMU 的处理器的支持[*]Support FLAT format compressed binaries[ ]RISC OS personality[ ]Compiled-in Kernel Boot Parameter[*]Timer and CPU usage LEDs[*]Timer LED[*]CPU usage LED[ ]Kernel -mode alignment trap handler[ ]m68knommu-style attached romfs in RAM supportNetworking options-->网络选项Network device support网卡的支持Amateur Radio support 启动无线网络IrDA (infrared)supportATA/IDE/MFM/RLL supportSCSI support 一种存储接口ISDN subsystem数字电话的Parallel port support并行接口Memory Technology Devices(MTD)内存设备Plug and Play configuration即插即用设备Block devices块设备File systems文件系统Character devices字符设备USB supportI2O device supportKernel hackingCryptographic optionsLibrary routinesLoad an Alternate Configuration FileSave Configuration to an Alternate File进行应用程序的配置Core A[[lications 核心配置[*]init[*]enable console shell [*]execute firewall rulesLibrary Configuration 库的配置FLASH Tools Flash 一些工具Filesystem Applications 文件系统的应用Network Applications 网络配置Miscellaneous ApplicationsBusyBoxTinyloginMicroWindowsGamesNiscellaneous ConfiuggurationDebug Buildsgsm modemLED testS3C rtc testS3C adc testS3C ps2 testS3C eirq test再make depmake lib_onlymake user_onlymake romfs创建文件系统make image 创建镜像make。
linux驱动面试题
linux驱动面试题Linux驱动是指在Linux操作系统中，用于控制与硬件之间的交互和通信的软件模块。
在Linux的工作环境中，驱动程序起着至关重要的作用。
如果你准备参加Linux驱动的面试，以下是一些常见的Linux驱动面试题，希望可以对你有所帮助。
一、简述Linux驱动的作用和功能。
Linux驱动是一种软件模块，用来控制硬件设备与操作系统之间的通信和交互。
它负责将输入/输出请求传递给硬件设备，并处理来自硬件设备的中断和事件。
Linux驱动的功能包括设备初始化和配置、数据传输和处理以及错误处理等。
二、请简要介绍Linux驱动程序的加载过程。
当系统启动时，Linux内核首先会加载核心模块和驱动程序模块。
驱动程序模块是以目标硬件设备为基础的，它们包含了与设备通信所需的函数和数据结构。
一般情况下，系统会根据硬件设备信息自动加载对应的驱动程序模块。
加载驱动程序模块需要通过insmod或modprobe命令进行，这些命令可以在启动时自动执行。
三、请简述Linux驱动程序的实现方式。
Linux驱动程序的实现方式包括内核空间驱动和用户空间驱动。
内核空间驱动是指驱动程序运行在内核空间，直接与硬件设备进行交互。
用户空间驱动是指驱动程序运行在用户空间，通过系统调用和内核模块实现与硬件设备的通信。
内核空间驱动的优势是性能更好，但需要对内核进行编译和加载，而用户空间驱动的优势是开发更加容易，但性能会稍差。
四、请介绍Linux驱动程序中常用的数据结构和函数。
在Linux驱动程序中，常用的数据结构有file结构体、inode结构体和cdev结构体等。
file结构体用于表示一个打开的设备文件，可以通过它传递与设备相关的信息。
inode结构体用于表示一个文件的元数据信息，包括文件的权限、大小和创建时间等。
cdev结构体用于表示一个字符设备，包含了设备文件的操作函数和设备号等信息。
常用的函数包括register_chrdev、unregister_chrdev、request_irq和release_irq等。