系统调用与驱动程序的流程

如下图

通过分析源码，我们可以得出，从我们的测试程序到调用我们的驱动程序，整个过程包含如下：

应用程序通过调用open函数，该函数由glibc库提供，作用是执行swi汇编指令，目的是为了产生中断异常，使得CPU进入到SVC模式，也就是我们常说的内核态。

当CPU的权限提升到内核态以后，会调用内核中VFS(虚拟文件系统)提供的do_sys_open()函数，VFS也就是我们常说的system_call，为我们的应用程序提供了统一的接口，也使得Linux一切皆文件变成了事实。通过VFS提供的open函数对应用程序的传入文件、权限进行匹配处理。根据不同的情况调用不同的驱动处理程序。

那么对于我们的字符设备，VFS采用的方式就是通过查看该设备文件类型是否为c。并通过该文件的索引节点对象（inode），确定该设备文件是否注册其对应的file_operations结构体,如果注册了，表示该设备文件有其对应的驱动程序，则在内核中创建一个 struct file的结构体来表示文件描述符。如果没有注册其对应的驱动程序，则返回一个没有被使用的int型数字，但是对该数字无法操作，因为该文件描述符并没有抽象出设备文件的驱动程序。

因此，当在内核中成功的申请了struct file结构体（文件描述符），我们便可以调用对应的驱动函数中的read、write等函数。而我们写驱动的核心工作就是实现驱动的read，write函数。

那么如何来写一个最简单的驱动程序呢？

最简单的驱动程序

这个驱动程序很简单，即我们实现对一个设备的读和写就行
注意：这里我们进行在Ubuntu上测试。有兴趣的朋友，可以自行在板子上测试，都一样。

源码

/*驱动程序不同于一般的应用程序，驱动程序的阅读方式是从下往上阅读 * 即从入口函数开始阅读到最后的出口函数 * */
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/uaccess.h>
/*设置主设备号,为什么定义为全局变量呢？就是为了能够在出口函数注销该主设备号*/
static int major=0;
static char buf[4]={ 
   0};
/*简单的实现read、write函数*/
static ssize_t simple_read(struct file *fp, char __user *buffer, size_t len, loff_t *pos){ 
   
    int ret;
    printk("%s %s line %d\n",__FILE__,__FUNCTION__ ,__LINE__);
    if(len<0){ 
   
        return -1;
    }
    if(len>3){ 
   
        len=3;
    }
    ret=copy_to_user(buffer,buf,len);
    return ret;
}
static ssize_t simple_write(struct file *fp, const char __user *buffer, size_t len, loff_t *pos){ 
   
    int ret;
    printk("%s %s line %d\n",__FILE__,__FUNCTION__ ,__LINE__);
    if(len<0){ 
   
        return -1;
    }
    if(len>3){ 
   
        len=3;
    }
    ret=copy_from_user(buf,buffer,len);
    return ret;
}

/*定义文件操作结构体*/
static struct file_operations fops={ 
   
    .owner = THIS_MODULE,
    .read  = simple_read,
    .write = simple_write,
};

/*编写入口函数*/
/*__init的作用就是为了实现，当我们注册完驱动以后，simple_driver_init这段代码就没用了 * 因此我们释放掉这段空间多好，多香*/
static int __init simple_driver_init(void)
{ 
   
    printk("simple_driver_init success\n");
    major=register_chrdev(0,"simple_driver",&fops);
    return 0;
}

static void __exit simple_driver_exit(void)
{ 
   
    printk("simple_driver_exit success\n");
    unregister_chrdev(major,"simple_driver");
    return ;
}

module_init(simple_driver_init);
module_exit(simple_driver_exit);
MODULE_AUTHOR("jacky");
MODULE_LICENSE("GPL");

Makefile

ARCH := x86
CROSS_COMPILE :=
KERNEL_VERSION :=$(shell uname -r)
KERNEL_DIR :=/lib/modules/$(KERNEL_VERSION)/build
SOURCE :=app_test.c

all:
	make -C $(KERNEL_DIR) M=`pwd` modules
	$(CROSS_COMPILE)gcc -o build $(SOURCE)
clean:
	make -C $(KERNEL_DIR) M=`pwd` modules clean
	rm -rf modules.order build

obj-m +=simple_driver.o

驱动测试

编译
挂载：sudo insmod xxx.ko
查看内核打印信息 : dmesg

查看设备号: cat /proc/devices

创建simple_driver的设备节点：sudo mknod /dev/simple c 240 0
卸载驱动:sudo rmmod simple_driver

应用程序

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

char buffer[4]={ 
   0};

int main(int argc ,char **argv){ 
   

    //打开文件
    int fd=open("/dev/simple",O_RDWR);
    printf("fd:%d\n",fd);
    if(fd==-1){ 
   
        perror("[open file error]");
        return -1;
    }

    //写数据
    int ret=write(fd,"ABC",3);
    if(ret<0){ 
   
        fprintf(stderr,"write data error\n");
        goto failed;
    }
    printf("write:%d\n",ret);

    //读数据
    ret=read(fd,buffer,sizeof(buffer)-1);
    if(ret<0){ 
   
        fprintf(stderr,"read data error\n");
        goto failed;
    }
    printf("read:%s\n",buffer);
    return 0;
failed:
    return -1;

}

测试

今天的文章驱动开发(二)——最简单的驱动程序分析分享到此就结束了，感谢您的阅读。