教你开发Linux笔记本驱动程序 (开发笔记本linux驱动程序)
在Linux系统中，驱动程序是一个非常重要的组成部分，他们负责管理硬件，向操作系统提供硬件访问接口。笔记本电脑也不例外，每个笔记本电脑都有自己特定的硬件驱动程序，以确保所有硬件正常运行。本文将介绍开发Linux笔记本驱动程序的基本步骤，让读者了解如何为自己的笔记本电脑开发驱动程序。
1. 基本概念
在开始前，让我们先了解一些基本概念。Linux内核是一个模块化的系统，每个模块都是一个可装载的驱动程序。因此，编写Linux驱动程序意味着编写内核模块，该模块将放置在内核空间中，以便直接访问硬件。现在，我们可以开始编写我们的之一个驱动程序了。
2. 环境搭建
在开始编写驱动程序之前，我们需要搭建一些开发环境。以下是您需要的一些工具：
• 编辑器：您可以使用任何文本编辑器来编写Linux驱动程序。不过，我们推荐使用具有语法高亮功能的编辑器，如Vim或Atom等。
• 编译器：像GCC这样的编译器是必须的。您可以通过运行以下命令来检查GCC是否已在系统中安装：
gcc -v
如果您还没有安装GCC，请使用以下命令进行安装：
sudo apt-get install build-essential
• Linux头文件：在编写Linux驱动程序时，您可能需要包含一些Linux头文件。您可以通过运行以下命令来安装这些文件：
sudo apt-get install linux-headers-$(uname -r)
以上就是我们需要的所有工具。在安装所有必需的依赖项之后，我们现在可以开始编写我们的Linux驱动程序。
3. 编写设备驱动程序
在开始编写设备驱动程序之前，我们首先需要选择一种设备类型。在本教程中，我们将选择一个简单的字符设备作为我们的例子。字符设备是一种按字符访问的设备，例如键盘、串口，我们将使用chardev驱动程序作为我们的例子。
下面是chardev驱动程序的代码：
#include
#include
#include
#include
#define DEVICE_NAME “chardev” // 设备名称
#define BUF_LEN 80 // 缓冲区长度
MODULE_LICENSE(“GPL”);
MODULE_AUTHOR(“Author’s name”);
MODULE_DESCRIPTION(“Chardev driver”);
static int major_number; // 主设备号
static char message[BUF_LEN]; // 缓冲区
static int message_size; // 缓冲区大小
static int device_open_count = 0; // 设备打开次数
static struct class* chardev_class = NULL;
static struct device* chardev_device = NULL;
// 设备打开函数
static int device_open(struct inode* inode, struct file* file)
{
// 如果设备已经打开，直接返回
if (device_open_count > 0)
return -EBUSY;
// 计算缓冲区的消息大小
message_size = strlen(message);
// 打开设备
device_open_count++;
printk(KERN_INFO “chardev device opened\n”);
return 0;
}
// 设备关闭函数
static int device_release(struct inode* inode, struct file* file)
{
// 关闭设备
device_open_count–;
printk(KERN_INFO “chardev device closed\n”);
return 0;
}
// 设备读函数
static ssize_t device_read(struct file* file, char* buffer, size_t length, loff_t* offset)
{
int bytes_read = 0;
// 如果读者想要读取的长度比现有消息长，则返回缓冲区太小的消息。
if (*offset >= message_size)
return 0;
// 如果读者想要读取的长度比现有消息短，则将数据从缓冲区复制到用户空间。
if (length > message_size – *offset)
length = message_size – *offset;
bytes_read = length – copy_to_user(buffer, message + *offset, length);
// 更新文件偏移量
*offset += bytes_read;
printk(KERN_INFO “chardev device read\n”);
return bytes_read;
}
// 设备写函数
static ssize_t device_write(struct file* file, const char* buffer, size_t length, loff_t* offset)
{
// 如果消息太长，则返回错误消息。
if (length >= BUF_LEN)
return -EINVAL;
// 将数据从用户空间复制到缓冲区。
copy_from_user(message, buffer, length);
// 在缓冲区中加入字符串终止符。
message[length] = ‘\0’;
message_size = strlen(message);
printk(KERN_INFO “chardev device write\n”);
return length;
}
// 设备操作函数
static struct file_operations chardev_fops =
{
.owner = THIS_MODULE,
.open = device_open,
.release = device_release,
.read = device_read,
.write = device_write,
};
// 初始化函数
static int __init chardev_init(void)
{
// 分配主设备号
major_number = register_chrdev(0, DEVICE_NAME, &chardev_fops);
// 如果分配终止，则返回错误消息。
if (major_number
{
printk(KERN_ALERT “Fled to register chardev device\n”);
return major_number;
}
// 创建一个class
chardev_class = class_create(THIS_MODULE, DEVICE_NAME);
// 如果创建class失败，则注销chardev驱动程序并返回错误消息。
if (IS_ERR(chardev_class))
{
unregister_chrdev(major_number, DEVICE_NAME);
printk(KERN_ALERT “Fled to create chardev class\n”);
return PTR_ERR(chardev_class);
}
// 创建设备节点
chardev_device = device_create(chardev_class, NULL, MKDEV(major_number, 0), NULL, DEVICE_NAME);
// 如果创建设备节点失败，则删除class并注销驱动程序。
if (IS_ERR(chardev_device))
{
class_destroy(chardev_class);
unregister_chrdev(major_number, DEVICE_NAME);
printk(KERN_ALERT “Fled to create chardev device\n”);
return PTR_ERR(chardev_device);
}
printk(KERN_INFO “chardev driver installed\n”);
return 0;
}
// 模块卸载函数
static void __exit chardev_exit(void)
{
// 删除设备节点
device_destroy(chardev_class, MKDEV(major_number, 0));
// 删除class
class_unregister(chardev_class);
class_destroy(chardev_class);
// 删除设备文件
unregister_chrdev(major_number, DEVICE_NAME);
printk(KERN_INFO “chardev driver removed\n”);
}
// 注册初始化和卸载函数
module_init(chardev_init);
module_exit(chardev_exit);
这是一个基本的chardev驱动程序。接下来，我们将逐行解释这个驱动程序，让您能够理解它的内部工作流程。
4. 解释chardev驱动程序代码
以下是chardev驱动程序代码中的各个部分及其工作方式的解释：
• 行1-4：这些行包含Linux内核用的几个头文件。
• 行6-11: 版权或开源协议的信息。
• 行13-16：模块变量的定义。其中message是驱动程序使用的缓冲区，而message_size是缓冲区的长度。
• 行18-22：打开计数变量。
• 行24-27：设备打开函数。在这个函数中，我们将检查设备是否已经打开，如果已经打开，则返回EBUSY，表示设备正在使用中。
• 行29-33：设备关闭函数。这个函数只是一个简单的计数器，它可以追踪设备被打开和关闭的次数。
• 行35-47：设备读函数。在这个函数中，我们检查了缓冲区的当前状态，并将消息从缓冲区复制到用户提供的缓冲区中。
• 行49-64：设备写函数。这个函数从用户提供的缓冲区读取消息，并将其存储在缓冲区中，以便在需要时随时读取。
• 行66-75：设备操作函数。这个结构包含了所有的设备操作，包括打开、关闭、读和写。
• 行77-88：初始化函数。这个函数被调用以初始化内核模块。在这个函数中，我们使用了register_chrdev()来分配主设备号。我们还创建了一个class，并为该class创建了一个设备节点，以便将设备公开给其他用户。
• 行90-102：模块卸载函数。当设备不再使用时，Linux内核将调用此函数来卸载内核模块。在这个函数中，我们将删除先前创建的class、设备节点和主设备号。
5. 编译并安装驱动程序
现在，我们已经编写了chardev驱动程序的所有代码。接下来，我们将使用以下命令来编译并安装驱动程序：
make
sudo inod chardev.ko
如果你没有遇到任何错误，你将看到一个类似这样的消息：
chardev driver installed
现在，我们需要使用以下命令将这个驱动程序从内核中卸载：
sudo rmmod chardev
如果一切顺利，您将会看到以下消息：
chardev driver removed
6. 运行驱动程序
现在，我们可以使用以下命令来测试我们的驱动程序：
sudo inod chardev.ko
echo “Hello World!” > /dev/chardev
cat /dev/chardev
如果一切都正常，您将看到以下输出：
Hello World!
这意味着你成功地执行了chardev驱动程序。
7.
