Android-驱动学习-入门

基础概念:

设备号　: 分为主设备号和次设备号。设备号是16bit, 高8bit为主设备号，低8bit为次设备号。当我们创建一个设备节点时需要指定主设备号和次设备号。应用程序通过名称访问设备，而设备号指定了对应的驱动程序和对应的设备。主设备号标识设备对应的驱动程序，次设备号由内核使用，用于确定设备节点所指设备。你可以通过/proc/devices文件来查看系统设备的主设备号。

设备节点: Linux中设备节点是通过“mknod”命令来创建的。一个设备节点其实就是一个文件，Linux中称为设备文件。一般都创建在dev/目录下。

在userspace中可以打开设备节点，并通过驱动向设备节点写入数据。具体怎么实现呢?

1.kernel层的实现

a) 找到一个设备号devno，可以动态申请，也可以静态设定，假设静态设定为major，minor，通过宏MKDEV(major,minor)来生成devno

b) 构建对设备的操作函数集file_opreation结构体，里面包含了的设备的操作：open、read、write、release、ioctl等

c) 构建cdev结构体，里面填充两个主要成员dev(设备号)、file_operation(对设备的操作)

d) 把cdev添加到cdev链表中：cdev_init、cdev_add

具体代码:

首先, 内核在初始化的时候会调用initcall.init中保存的一份函数指针，并在初始化完成之后释放整个init区段。

当需要把函数xxx_init放到initcall.init区段的函数指针表中时，只需要声明: core_initcall(xxx_init);即可。

module_exit(xxx_exit)和前面的过程相似，在退出的时候会执行所有放在exit表中的函数。

所以一个驱动，最先执行的代码就是放在init列表里面的xxx_init函数。

我们看看这个函数做了什么:

static int __init xxx_init(void){dev_t dev;struct xxx_dev xxxdriver = kzalloc(sizeof(struct xxx_dev) + 5, GFP_KERNEL); // 先定义一个driver// 给driver中的变量赋值xlogdriver->buf = kzalloc(XLOGBUF_SIZE, GFP_KERNEL);xlogdriver->num = 1;xlogdriver->name = "xxx";xlogdriver->free_size = XLOGBUF_SIZE;alloc_chrdev_region(&dev, xlogdriver->minor_start, xlogdriver->num, xlogdriver->name);xlogdriver->cdev = cdev_alloc();ret = xxx_setup_cdev(dev); // 然后调用setup函数!!!
}

// 构建对设备的操作函数集file_opreation结构体

static const struct file_operations xxxfops = {
.owner = THIS_MODULE,
.read = xxx_read,
.write = xxx_write,
.poll = xxx_poll,
.open = xxx_open,
.release = xxx_close
};

static int xxx_setup_cdev(dev_t devno){cdev_init(xxxdriver->cdev, &xxxfops); // 初始化cdevxxxdriver->cdev->owner = THIS_MODULE;xxxdriver->cdev->ops = &xxxfops; // cdev的主要成员，对设备节点的操作err = cdev_add(xxxdriver->cdev, devno, 1); // 把cdev添加到cdev链表中xxxdriver->xxx_class = class_create(THIS_MODULE, "xxx");xlogdriver->xlog_dev = device_create(xlogdriver->xxx_class,NULL, devno, (void *)xlogdriver, "xlog");return 0;
}

然后重点实现的函数就是file_operations xxxfops中构建的函数xxx_read、xxx_write、xxx_poll、xxx_open和xxx_close。

实现完成之后userspace就可以通过这些函数去对xxx这个设备节点进行操作了。

eg:static ssize_t xxx_write(struct file *file, const char __user *buf,
size_t count, loff_t *ppos){int err = 0;size_t copy_bytes;u64 temp = count;mutex_lock(&xxxdriver->xxx_mutex); // 写入之前先上锁if (xxxBUF_SIZE < xxxdriver->writeindex + count) {copy_bytes = xxxBUF_SIZE - xxxdriver->writeindex;err = copy_from_user(xxxdriver->buf + xxxdriver->writeindex, buf, copy_bytes);　// 从userspace的buf中读取数据写入xxxdriver->buferr = copy_from_user(xxxdriver->buf, buf + copy_bytes, count - copy_bytes);xxxdriver->writeindex = count - copy_bytes;} else {err = copy_from_user(xxxdriver->buf + xxxdriver->writeindex, buf, count);xxxdriver->writeindex += count;}xxxdriver->free_size -= count;　// 更新剩余空间mutex_unlock(&xxxdriver->xxx_mutex);　// 写完之后解锁wake_up_interruptible(&xxxdriver->wait_q);return count;
}

2. userspace的操作

int fd=open("/dev/xxx",O_RDWR)来打开设备文件，此设备对应有一个设备号，这是我们识别驱动和设备的桥梁。

打开 /dev/xxx时，根据设备号，在cdev链表中找到cdev这个结构体，cdev里面包含了file_operation结构体，有设备的各种操作，打开时就调用里面的.open 函数。

具体代码:

例如此时app有一些数据需要写入设备节点:

void wirte_to_xxx(char* str){int fd = open("/dev/xxx",O_RDWR); // 先打开设备节点,此处最终调用的就是xxx_openwrite(fd, str, strlen(str));　// 写入数据, 此处最终调用的就是xxx_writeclose(fd); // 写完之后关闭节点，此处最终调用的就是xxx_close
}