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一、字符设备驱动注册的内部过程

1.分配struct cdev对象空间

2.初始化struct cdev对象

3.注册cdev对象

二、注册字符设备驱动分步实现

1.分配字符设备驱动对象

2.字符设备驱动对象初始化

3.设备号的申请

4.根据申请的设备号和驱动对象注册驱动

三、open函数回调驱动中操作方法open的路线

1.应用层打开文件系统中的存在文件，会有inode号，且系统内核中就会存在一个inode对象（struct inode）保存文件相关信息

2.inode对象里字符设备结构体成员（struct cdev）里，有操作方法结构体成员（struct file_operations *ops）

3.操作方法结构体中会调用VFS(虚拟文件系统层)中sys_open()得到文件描述符，申请file对象并填充，根据路线再回调驱动中的open操作方法

四、通过文件描述符回调驱动操作的路线

1.因为文件描述符依赖进程存在，只要进程加载到系统上，系统内核就存在task_struct对象描述进程信息

2.在进程里打开一个文件，内核就会存在一个struct file对象，用于保存打开文件的信息

3.struct file对象的成员里fd_array数组保存的每个成员是打开的文件的相关信息

4.数组每个成员都是struct file类型，存储的是打开文件的相关信息，里面有操作方法结构体（驱动中的操作方法）去驱使硬件实现特定功能

任务：

通过字符设备驱动分步注册方式编写LED驱动，完成设备文件和设备的绑定
cdev)_led.c:

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include<linux/cdev.h>
#include<linux/fs.h>
#include<linux/device.h>
#include<linux/uaccess.h>
#include<linux/slab.h>
#include<linux/io.h>
#include"head.h"struct cdev* cdev;
unsigned int major=0;
unsigned int minor=0;
dev_t devno;
module_param(major,uint,0664);
struct class* cls;
struct device* dev;
gpio_t *vir_led1;
gpio_t *vir_led2;
gpio_t *vir_led3;
unsigned int *vir_rcc;
//封装操作的方法
int mycdev_open(struct inode *inode, struct file *file)
{int min=MINOR(inode->i_rdev);file->private_data=(void *)min;printk("%s:%s:%d\n",__FILE__,__func__,__LINE__);return 0;
}
long mydev_ioctl(struct file* file,unsigned int cmd,unsigned long arg)
{int min=(int)file->private_data;switch(min){case 0: //控制LED1switch(cmd){case LED_ON:  //开灯vir_led1->ODR |= 1<<10;break;case LED_OFF: //关灯vir_led1->ODR &= (~(1<<10));break;}break;case 1:  //控制LED2switch(cmd){case LED_ON:  //开灯vir_led2->ODR |= 1<<10;break;case LED_OFF: //关灯vir_led2->ODR &= (~(1<<10));break;}break;case 2:  //控制LED3switch(cmd){case LED_ON:  //开灯vir_led3->ODR |= 1<<8;break;case LED_OFF: //关灯vir_led3->ODR &= (~(1<<8));break;}break;}return 0;
}int mycdev_close(struct inode *inode, struct file *file)
{printk("%s:%s:%d\n",__FILE__,__func__,__LINE__);return 0;
}//定义操作方法结构体变量并赋值
struct file_operations fops={.open=mycdev_open,.unlocked_ioctl=mydev_ioctl,.release=mycdev_close,
};int all_led_init(void)
{//寄存器地址的映射vir_led1=ioremap(PHY_LED1_ADDR,sizeof(gpio_t));if(vir_led1==NULL){printk("ioremap filed:%d\n",__LINE__);return -ENOMEM;}vir_led2=ioremap(PHY_LED2_ADDR,sizeof(gpio_t));if(vir_led2==NULL){printk("ioremap filed:%d\n",__LINE__);return -ENOMEM;}vir_led3=vir_led1;vir_rcc=ioremap(PHY_RCC_ADDR,4);if(vir_rcc==NULL){printk("ioremap filed:%d\n",__LINE__);return -ENOMEM;}printk("物理地址映射成功\n");//寄存器的初始化//rcc(*vir_rcc) |= (3<<4);//led1vir_led1->MODER &= (~(3<<20));vir_led1->MODER |= (1<<20);vir_led1->ODR &= (~(1<<10));//led2vir_led2->MODER &= (~(3<<20));vir_led2->MODER |= (1<<20);vir_led2->ODR &= (~(1<<10));//led3vir_led3->MODER &= (~(3<<16));vir_led1->MODER |= (1<<16);vir_led1->ODR &= (~(1<<8));printk("寄存器初始化成功\n");return 0;
}static int __init mycdev_init(void)
{int ret;//为字符设备驱动对象申请空间cdev=cdev_alloc();if(cdev==NULL){printk("字符设备驱动对象申请空间失败\n");ret=-EFAULT;goto out1;}printk("申请对象空间成功\n");//初始化字符设备驱动对象cdev_init(cdev,&fops);//申请设备号if(major>0)//静态指定设备号{ret=register_chrdev_region(MKDEV(major,minor),3,"myled");if(ret){printk("静态申请设备号失败\n");goto out2;}}else if(major==0)//动态申请设备号{ret=alloc_chrdev_region(&devno,minor,3,"myled");if(ret){printk("动态申请设备号失败\n");goto out2;}major=MAJOR(devno);//获取主设备号minor=MINOR(devno);//获取次设备号}printk("申请设备号成功\n");//注册字符设备驱动对象ret=cdev_add(cdev,MKDEV(major,minor),3);if(ret){printk("注册字符设备驱动对象失败\n");goto out3;}printk("注册字符设备驱动对象成功\n");//寄存器映射以及初始化all_led_init();//向上提交目录信息cls=class_create(THIS_MODULE,"myled");if(IS_ERR(cls)){printk("向上提交目录失败\n");ret=-PTR_ERR(cls);goto out4;}printk("向上提交目录成功\n");//向上提交设备节点信息int i;for(i=0;i<3;i++){dev=device_create(cls,NULL,MKDEV(major,i),NULL,"myled%d",i);if(IS_ERR(dev)){printk("向上提交设备节点信息失败\n");ret=-PTR_ERR(dev);goto out5;}}printk("向上提交设备信息成功\n");return 0;
out5://释放前一次提交成功的设备信息for(--i;i>=0;i--){device_destroy(cls,MKDEV(major,i));}class_destroy(cls);//释放目录
out4:cdev_del(cdev);
out3:unregister_chrdev_region(MKDEV(major,minor),3);
out2:kfree(cdev);
out1:return ret;}
static void __exit mycdev_exit(void)
{//取消地址映射iounmap(vir_led1);iounmap(vir_led2);iounmap(vir_rcc);//释放节点信息int i;for(i=0;i<3;i++){device_destroy(cls,MKDEV(major,i));}//销毁目录class_destroy(cls);//注销驱动对象cdev_del(cdev);//释放设备号unregister_chrdev_region(MKDEV(major,minor),3);//释放对象空间kfree(cdev);}
module_init(mycdev_init);
module_exit(mycdev_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

test.c:

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include "head.h"
int main(int argc, const char *argv[])
{char buf[128] = "";int a;int fd;while (1){printf("请选择要打开的灯(1,2,3)\n");scanf(" %d", &a);switch (a){case 1:fd = open("/dev/myled0", O_RDWR);if (fd < 0){printf("设备文件打开失败\n");exit(-1);}printf("打开文件myled0成功\n");break;case 2:fd = open("/dev/myled1", O_RDWR);if (fd < 0){printf("设备文件打开失败\n");exit(-1);}printf("打开文件myled1成功\n");break;case 3:fd = open("/dev/myled2", O_RDWR);if (fd < 0){printf("设备文件打开失败\n");exit(-1);}printf("打开文件myled2成功\n");break;default:printf("请输入范围内的数\n");}int b;printf("请开灯关灯(0/1)\n");scanf(" %d",&b);switch(b){case 1:ioctl(fd,LED_ON);break;case 0:ioctl(fd,LED_OFF);break;default:printf("请输入'0'或'1'\n");}close(fd);printf("关闭文件\n");		}return 0;
}

head.h:

#ifndef __HEAD_H__
#define __HEAD_H__ 
typedef struct{unsigned int MODER;unsigned int OTYPER;unsigned int OSPEEDR;unsigned int PUPDR;unsigned int IDR;unsigned int ODR;
}gpio_t;
#define PHY_LED1_ADDR 0X50006000
#define PHY_LED2_ADDR    0X50007000
#define PHY_LED3_ADDR 0X50006000
#define PHY_RCC_ADDR    0X50000A28//构建LED开关功能码
#define LED_ON _IO('l',1)
#define LED_OFF _IO('l',0)
#endif 

测试现象：