linux驅動開發第1講：帶你編寫一個最簡單的字符設備驅動

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hello world！是廣大程序員入門一門新語言的第一步。

今天，我們來看一個hello驅動，希望這是大家入門linux內核驅動的良好開局。

我的環境是ubuntu 14.04，內核版本 4.4.0-31-generic，本節我會開發一個基於ubuntu 14.04下的最簡單的hello驅動，帶大家領略驅動的魅力。

開發linux內核驅動需要以下4個步驟：

1. 編寫hello驅動代碼
2. 編寫makefile
3. 編譯和加載hello驅動
4. 編寫應用程序測試hello驅動

驅動代碼如下 helloDev.c，這是一個最小、最簡單的驅動，我去掉了其他的不相干代碼，儘量讓大家能瞭解驅動本身。

<code> 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 

struct
 
cdev
 *
gDev
;

struct
 
file_operations
 *
gFile
;

dev_t
  devNum;
unsigned
 
int
 subDevNum = 
1
;
int
 reg_major  =  
232
;    
int
 reg_minor =   
0
;
char
 *buffer;
int
 flag = 
0
;
int
  
hello_open
(struct inode *p, struct file *f)
{
    printk(KERN_EMERG
"hello_open\r\n"
);
    
return
 
0
;
}

ssize_t
 hello_write(struct file *f, 
const
 
char
 __user *u, 
size_t
 s, 
loff_t
 *l)
{
    printk(KERN_EMERG
"hello_write\r\n"
);
    
return
 
0
;
}
ssize_t
 hello_read(struct file *f, 
char
 __user *u, 
size_t
 s, 
loff_t
 *l)
{
    printk(KERN_EMERG
"hello_read\r\n"
);      
    
return
 
0
;
}
int
 
hello_init
(
void
)

 
{
    
    devNum = MKDEV(reg_major, reg_minor);
    
if
(OK == register_chrdev_region(devNum, subDevNum, 
"helloworld"
)){
        printk(KERN_EMERG
"register_chrdev_region ok \n"
); 
    }
else
 {
    printk(KERN_EMERG
"register_chrdev_region error n"
);
        
return
 ERROR;
    }
    printk(KERN_EMERG
" hello driver init \n"
);
    gDev = kzalloc(
sizeof
(struct cdev), GFP_KERNEL);
    gFile = kzalloc(
sizeof
(struct file_operations), GFP_KERNEL);
    gFile->open = hello_open;
    gFile->read = hello_read;
    gFile->write = hello_write;
    gFile->owner = THIS_MODULE;
    cdev_init(gDev, gFile);
    cdev_add(gDev, devNum, 
3
);
    
return
 
0
;
}

void
 __
exit
 
hello_exit
(
void
)

{
    cdev_del(gDev);
    unregister_chrdev_region(devNum, subDevNum);
    
return
;
}
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
MODULE_LICENSE(
"GPL"
);/<code>

有了驅動文件之後，我們還需要一個Makefile才能把驅動編譯出來：

<code>
ifneq
 (
$(KERNELRELEASE)
,)
obj-m := helloDev.o
else
PWD := 
$(
shell
 pwd)

KDIR:= /lib/modules/4.4.0-31-generic/build
 
all:
	make -C 
$(KDIR)
 M=
$(PWD)
clean:	
	rm -rf *.o *.ko *.mod.c *.symvers *.c~ *~
endif
/<code>

linux應用層程序在編譯的時候，需要鏈接c運行時庫和glibc庫。那驅動需不需要呢？

驅動也需要，但是驅動不能鏈接和使用應用層的任何lib庫，驅動需要引用內核的頭文件和函數。所以，編譯的時候需要指定內核源碼的地址。為了開發方便，也可以安裝內核開發包，之後引用這個內核開發包的目錄也可以。本例為：
/lib/modules/4.4.0-31-generic/build

驅動文件和Makefile都有了，那麼接下來就可以編譯和加載驅動了！

在驅動目錄下，執行make進行編譯：

編譯出來的驅動文件，名稱為：helloDev.ko

接下來把這個驅動加載到內核：

helloDriver加載成功，打印出了：

[11837.379638] register_chrdev_region ok

[11837.379642] hello driver init

可見，執行insmod的時候，驅動文件裡的hello_init被調用了。

那驅動文件裡的hello_exit什麼時候會被調用呢？

可能聰明的你已經猜到了，那就是執行 rmmod helloDev.ko的時候。

本節來看驅動的測試。

我們需要編寫一個應用層的程序來對hello驅動進行測試：(test.c)

<code> 
 
 
 


 
int
 
main
(
int
 argc, 
char
 *argv[])

{
    
int
 fd, i;
    
int
 r_len, w_len;
    fd_set fdset;
    
char
 buf[DATA_NUM]=
"hello world"
;
    
memset
(buf,
0
,DATA_NUM);
    fd = open(
"/dev/hello"
, O_RDWR);
	
printf
(
"%d\r\n"
,fd);
    
if
(
-1
 == fd) {
      	perror(
"open file error\r\n"
);
		
return
 
-1
;
    }	
	
else 
 {
		
printf
(
"open successe\r\n"
);
	}
    
    w_len = write(fd,buf, DATA_NUM);
    r_len = read(fd, buf, DATA_NUM);
    
printf
(
"%d %d\r\n"
, w_len, r_len);
    
printf
(
"%s\r\n"
,buf);

    
return
 
0
;
}/<code>

編譯並執行，發現錯誤，找不到設備文件：

這是因為還沒有創建hello驅動的設備文件，我們為hello驅動手動創建設備文件：

<code>root@ubuntu
:/home/jinxin/drivers/helloDev
/<code>

備註：這裡的232和0要跟驅動文件裡定義的主次設備號對應起來！

然後再次執行測試程序，發現成功了：

<code>root@ubuntu
:/home/jinxin/drivers/helloDev
 
3
open successe
0
 
0

root@ubuntu
:/home/jinxin/drivers/helloDev
/<code>

然後再次執行dmesg查看驅動輸出，發現驅動裡的hell_open, hello_write, hello_read被依次調用了。

這就是一個完整的、最簡單的驅動的開發和測試的流程。

我想大家可能會有幾個問題：

1.驅動測試的時候為什麼要有設備文件，設備文件的作用是什麼？hello驅動的設備文件創建的時候為什麼要指定主設備號為232, 此設備號為0？

2.對/dev/hello執行write()調用的時候，怎麼就調用到了驅動裡的hello_write()裡去了？

3.測試程序的read和write的返回值為什麼都是0？

針對以上可能的問題，敬請期待《linux內核驅動第2講》，我會一一回答以上問題。

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