嵌入式Linux字符设备驱动编程示例

字符设备是指所有能像字节流一样访问的设备，其接口支持面向字符的I/O操作，它不经过系统的快速缓存，而是负责管理自己的缓冲区结构。字符设备接口只支持顺序存储的功能，一般不能进行任意长度的I/O请求，而是限制I/O请求的长度必须是设备要求的基本块长的倍数。

字符设备是指在I/O传输过程中以字符为单位进行传输的设备，如鼠标、键盘，打印机等最基本、最常用的设备。字符设备驱动程序是Linux系统最基本、最常用的驱动程序之一。只要不挂载文件系统的设备，都可以用字符设备来描述。可以使用与普通文件相同的文件操作命令对字符设备文件进行操作，如打开、关闭、读和写等。

概括地说，字符设备驱动主要包括：

1）定义一个结构体staticstructfile_operations变量，并在其内定义一些设备的打开、关闭、读、写和控制函数。

2）在结构体外分别实现结构体中定义的这些函数。

3）向内核中注册或删除驱动模块。

字符设备驱动程序的框架的核心是数据结构structfile_operation，它是一系列指针的集合。每个被打开的文件都对应于一系列的操作，需要在驱动程序中加以实现。其定义如下（在/include/linux/fs.h中定义）：

这个结构的每个成员的名字都对应一个系统调用。用户进程利用系统调用在对设备文件进行诸如read/write操作时，系统调用通过设备文件的主设备号找到相应的设备驱动程序，然后读取这个数据结构相应的函数指针，接着把控制权交给该函数。

对于每个进程，都包含一个files_struct结构，用来记录文件描述符的使用情况，定义在include/linux/sched.h中。Linux中的一个进程最多只能同时打开NR_OPEN_DEFAULT个文件。

structinode定义文件在/includelinux/fs.h中，用来代表一个文件。structinode包括很重要的两个成员：一个代表设备文件的设备号，另一个代表字符设备的数据结构。同一个文件可以被打开多次，所以可以对应很多structfile，但是只对应一个structinode。

(www.xing528.com)

对于大多数的字符设备，只要其中的部分操作即可。

【例8-1】字符设备驱动。

这是字符设备驱动程序的例子。

设计步骤

1）在Vim中创建一个新工程文件，命名为“test.c”。

2）在“test.c”中创建如下代码。

在Vim中创建一个新工程文件，命名为“Makefile”。在“Makefile”中创建如下代码。

例8-1程序的运行结果如图8-3所示。

图8-3 例8-1程序的运行结果

在图8-3中，test设备已经加入到Linux内核中。可以编写程序对test字符设备进行访问。