Linux的应用层到底层驱动的调用过程
应用层如何内核.md
1.从应用层打通内核:驱动
首先来说是设备号的引入,我们通过 cat/proc/kallsyms |grep mydevice 可以查看设备号,当然我们也是可以自己创建设备号,这是源于我们在写内核模块的时候在程序中指定。设备号有了,他就可以标识我们具体的设备。那我们应用层如何操作那?其实我们应用层需要创建一个设备节点文件创建的方法是sudo mknod /dev/hello c 255 0 这样我们就可以创建一个指定设备号的设备节点文件。通过设备号,使设备节点文件和内核中的设备驱动程序关联了起来。这其实也就打通了。有了文件,我们应用层就可以用open啊,read啊去操作这个设备节点文件。真正体现了linux下一切皆文件啊!。
2.具体实现:
用户空间通过mknod创建了一个设备文件hello(设备号) 对应在内核空间创建一个inode结构体(包含有设备号)与之对应
应用程序打开这个设备文件: 操作inode结构体,取出inode里面的设备号 ==》 到内核的cdev链表中去查找这个设备号对应的cdev对象 ==》 找到
cdev对象里面的fops ===》 找到fops里面的open函数指针 ==》 这个函数指针指向我们自己实行的open函数。
3.实现一个驱动服务于多个设备:
按照以前的思路:我们现在如果是一个服务,服务于多个设备,那么问题就来了,显然我们是不会写多个驱动程序的,但是有些数据是我们必须要有多份的。比如我们现在拿最简单
的一个操作,我们在驱动程序里面注册俩个设备号,那么意味着我们在用户空间,有俩个设备节点文件,我们在应用程序中打开俩份,都采用写入的方式,写数据,如果内核中我们把
接受数据的缓冲区没有重新备份,公用一份,结果就是数据的覆盖。这些存储的数据显然是要区分的,那个设备就是那个设备,既然是服务于多设备,那设备号的创建也自然是创建多个
注册多个,这些都可以非常容易的指定,具体可以看代码以及cdev显然也是俩份,他们都在内核的链表中,但是注意cdev结构体中的fops指针都指向的是同一个,所以fops是使用的同一个
其实也很好理解fops里面都是些读写操作的函数指针,没必要区分。共用更加好。
,对于cdev还比较简单,我们在创建自己的cdev结构体的时候,指定参数就可以多创建。
最后我们干脆把这些都要用到的东西打包个结构体,叫做设备结构体。我们回顾上面,当我们又一个设备使用驱动程序的时候,我们指定一个相关数据接收,但是多个设备文件的时候
就出现了对应问题,那就是 :对应问题,我们如何指定设备号对应的保存数据的变量(更加准确的是设备结构体中的变量,因为我们封装了)。在open的时候,我们是非常清楚当前的
设备号的因为open的时候,系统函数给我们传递了struct inode * inodep, struct file * filep 俩个参数,第一个参数是inode号,第二个是filep(这个结构体保存了我,文件的状态,以及当前
decv。我们通过inodep->i_cdev 获取到当前的cdev的地址,然后通过container_of(ptr, type, member)根据结构体成员的地址从而获取到整个结构体的首地址。
拿到了设备结构体的首地址,然后通过filep->private_data = dev;将地址保存到file结构体中,借助file传递,因为file在读写函数中也调用了。到了读写函数中我们首先用一个对应的结构体指针把传来
的地址接收struct hello_device * dev = filep->private_data;哈哈哈,我们在读写函数中拿到了我们的数据,而且是依靠不同的decv,拿到不同的设备结构体。
完美@!
#include<linux/module.h>
#include<linux/init.h>
#include<linux/fs.h>
#include<linux/cdev.h>
#include<asm/uaccess.h>
/*2017年1月12日19:49:34 张飞online*/
/* 许可证声明 */
MODULE_LICENSE("GPL");
#define NUM_OF_DEV 2
int major =255;
int minor =0;
//设备结构体:将自己用的数据封装
struct hello_device {
dev_t devno;//设备号
struct cdev mycdev;// cdev
char data[64];
}hello_dev[NUM_OF_DEV];
//hello_dev[0] //设备1
//hello_dev[1] //设备2
/*##############################################
*应用程序的open调用驱动的 hello_open 依靠 设备号和cdev中的iops,具体实现
可以看上面的文字
*
##############################################*/
staticint hello_open(struct inode * inodep,struct file * filep)
{
struct hello_device * dev;
printk("-- %s called -- major = %d minor = %d\n", __FUNCTION__, imajor(inodep), iminor(inodep));
/*inodep->i_cdev指明设备结构体中的mycdev地址,最终获取到当前cdev对应的我们自己定义的
设备结构体的地址,这是核心:就是依靠当前cdev获取当前我们的结构体地址
*/
dev = container_of(inodep->i_cdev,struct hello_device, mycdev);
/*
用file中的私有数据传出,因为读写函数也传入了file,而且file也是一 一对应的,当前文件的file
*/
filep->private_data = dev;
return0;
}
//应用程序的close调用驱动的hello_release
staticint hello_release(struct inode * inodep,struct file * filep)
{
printk("-- %s called --\n", __FUNCTION__);
return0;
}
staticssize_t hello_read(struct file * filep,char __user * buf,size_t size,loff_t* off)
{
/*
获取到了当前file,然后用结构体指针承接,实现修改
*/
struct hello_device * dev;
dev = filep->private_data;
//check param
if(size <0|| size >64)
return-EINVAL;
if(copy_to_user(buf, dev->data, size))
{
//为真,表示失败
printk("cp err\n");
return-1;
}
else{
return size;
}
}
staticssize_t hello_write(struct file * filep,constchar __user * buf,size_t size,loff_t* off)
{
struct hello_device * dev = filep->private_data;
//check param
if(size <0|| size >64)
return-EINVAL;
if(copy_from_user(dev->data, buf, size))
{
return-1;
}
else{
return size;
}
}
struct file_operations hello_fops ={
.owner = THIS_MODULE,
.open = hello_open,
.release = hello_release,
.read = hello_read,
.write = hello_write,
};
staticint cdev_setup(struct cdev * cdev,dev_t devno)
{
int ret;
cdev_init(cdev,&hello_fops);
cdev->owner = THIS_MODULE;
ret = cdev_add(cdev, devno,1);
if(ret <0)
return-1;
return0;
}
/* 模块加载函数,当向内核中插入这个模块的时候会被调用 */
int hello_init(void)
{
int ret;
//做初始化的动作
printk("-- %s called --\n", __FUNCTION__);
//1. 注册设备号
hello_dev[0].devno = MKDEV(major, minor);
hello_dev[1].devno = MKDEV(major, minor+1);
//注册来两个设备号,255 0 和255 1
ret = register_chrdev_region(hello_dev[0].devno, NUM_OF_DEV,"hello-device");
if(ret <0)
{
printk("register_chrdev_region err\n");
goto err1;
}
//2. cdev结构体插入内核链表
ret = cdev_setup(&hello_dev[0].mycdev, hello_dev[0].devno);
if(ret <0)
{
printk("cdev_add err\n");
goto err2;
}
ret = cdev_setup(&hello_dev[1].mycdev, hello_dev[1].devno);
if(ret <0)
{
printk("cdev_add err\n");
goto err3;
}
// 初始化用户数据
strcpy(hello_dev[0].data,"000000000000000000000000000000000000");
strcpy(hello_dev[1].data,"111111111111111111111111111111111111");
return0;
/*
这里是删除内核链表中的cdev 和 释放设备号,借助goto,巧妙释放全部
*/
err3:
cdev_del(&hello_dev[0].mycdev);
err2:
unregister_chrdev_region(hello_dev[0].devno, NUM_OF_DEV);
err1:
return-1;
}
/* 模块的卸载函数,当从内核中把本模块删除的时候被调用 */
void hello_exit(void)
{
//做和init_module相反的动作
printk("-- %s called --\n", __FUNCTION__);
cdev_del(&hello_dev[1].mycdev);
cdev_del(&hello_dev[0].mycdev);
unregister_chrdev_region(hello_dev[0].devno, NUM_OF_DEV);
return;
}
//声明hello_init为模块的加载函数
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
MODULE_AUTHOR("farsight");
MODULE_DESCRIPTION("This is a simple moudles");
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