如何编写Linux设备驱动程序

• {
  unregister_chrdev(test_major， "test");
  } 

  　　在用rmmod卸载模块时，cleanup_module函数被调用，它释放字符设备test在系统字符设备表中占有的表项。

  　　一个极其简单的字符设备可以说写好了，文件名就叫test.c吧。

  　　下面编译

  　　$ gcc -O2 -DMODULE -D__KERNEL__ -c test.c

  　　得到文件test.o就是一个设备驱动程序。

  　　如果设备驱动程序有多个文件，把每个文件按上面的命令行编译，然后

  　　ld -r file1.o file2.o -o modulename.

  　　驱动程序已经编译好了，现在把它安装到系统中去。

  　　$ insmod -f test.o

  　　如果安装成功，在/proc/devices文件中就可以看到设备test，并可以看到它的主设备号。
  
  　　要卸载的话，运行

  　　$ rmmod test

  　　下一步要创建设备文件。

  　　mknod /dev/test c major minor

  　　c 是指字符设备，major是主设备号，就是在/proc/devices里看到的。

  　　用shell命令

  　　$ cat /proc/devices awk "\\$2==\"test\" {print \\$1}"

  　　就可以获得主设备号，可以把上面的命令行加入你的shell script中去。

  　　minor是从设备号，设置成0就可以了。

  　　我们现在可以通过设备文件来访问我们的驱动程序。写一个小小的测试程序。

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

  main()
  {
  int testdev;
  int i;
  char buf[10];

  testdev = open("/dev/test"，O_RDWR);

  if ( testdev == -1 )
  {
  printf("Cann't open file \n");
  exit(0);
  }

  read(testdev，buf，10);

  for (i = 0; i < 10;i++)
  printf("%d\n"，buf[i]);

  close(testdev);
  }
   

  　　编译运行，看看是不是打印出全1 ？

  　　以上只是一个简单的演示。真正实用的驱动程序要复杂的多，要处理如中断，DMA，I/O port等问题。这些才是真正的难点。请看下节，实际情况的处理。

  　　如何编写Linux操作系统下的设备驱动程序

  　　三、设备驱动程序中的一些具体问题

  　　1. I/O Port.

  　　和硬件打交道离不开I/O Port，老的ISA设备经常是占用实际的I/O端口，在linux下，操作系统没有对I/O口屏蔽，也就是说，任何驱动程序都可对任意的I/O口操作，这样就很容易引起混乱。每个驱动程序应该自己避免误用端口。

  　　有两个重要的kernel函数可以保证驱动程序做到这一点。

  　　1）check_region(int io_port， int off_set)

  　　这个函数察看系统的I/O表，看是否有别的驱动程序占用某一段I/O口。

  　　参数1：io端口的基地址，

  　　参数2：io端口占用的范围。

  　　返回值：0 没有占用， 非0，已经被占用。

  　　2）request_region(int io_port， int off_set，char *devname)

  　　如果这段I/O端口没有被占用，在我们的驱动程序中就可以使用它。在使用之前，必须向系统登记，以防止被其他程序占用。登记后，在/proc/ioports文件中可以看到你登记的io口。

  　　参数1：io端口的基地址。

  　　参数2：io端口占用的范围。

  　　参数3：使用这段io地址的设备名。

  　　在对I/O口登记后，就可以放心地用inb()， outb()之类的函来访问了。

  　　在一些pci设备中，I/O端口被映射到一段内存中去，要访问这些端口就相当于访问一段内存。经常性的，我们要获得一块内存的物理地址。在dos环境下，（之所以不说是dos操作系统是因为我认为DOS根本就不是一个操作系统，它实在是太简单，太不安全了）只要用段：偏移就可以了。在window95中，95ddk提供了一个vmm 调用 _MapLinearToPhys，用以把线性地址转化为物理地址。但在Linux中是怎样做的呢？

  　　2.内存操作

  　　在设备驱动程序中动态开辟内存，不是用malloc，而是kmalloc，或者用get_free_pages直接申请页。释放内存用的是kfree，或free_pages. 请注意，kmalloc等函数返回的是物理地址！而malloc等返回的是线性地址！关于kmalloc返回的是物理地址这一点本人有点不太明白：既然从线性地址到物理地址的转换是由386cpu硬件完成的，那样汇编指令的操作数应该是线性地址，驱动程序同样也不能直接使用物理地址而是线性地址。但是事实上kmalloc返回的确实是物理地址，而且也可以直接通过它访问实际的RAM，我想这样可以由两种解释，一种是在核心态禁止分页，但是这好像不太现实；另一种是linux的页目录和页表项设计得正好使得物理地址等同于线性地址。我的想法不知对不对，还请高手指教。

  　　言归正传，要注意kmalloc最大只能开辟128k-16，16个字节是被页描述符结构占用了。kmalloc用法参见khg.

  　　内存映射的I/O口，寄存器或者是硬件设备的RAM(如显存)一般占用F0000000以上的地址空间。在驱动程序中不能直接访问，要通过kernel函数vremap获得重新映射以后的地址。

  　　另外，很多硬件需要一块比较大的连续内存用作DMA传送。这块内存需要一直驻留在内存，不能被交换到文件中去。但是kmalloc最多只能开辟128k的内存。

  　　这可以通过牺牲一些系统内存的方法来解决。

  　　具体做法是：比如说你的机器由32M的内存，在lilo.conf的启动参数中加上mem=30M，这样linux就认为你的机器只有30M的内存，剩下的2M内存在vremap之后就可以为DMA所用了。

  　　请记住，用vremap映射后的内存，不用时应用unremap释放，否则会浪费页表。

  　　3.中断处理

  　　同处理I/O端口一样，要使用一个中断，必须先向系统登记。

  int request_irq(unsigned int irq ，

  void(*handle)(int，void *，struct pt_regs *)，

  unsigned int long flags，

  const char *device);

  irq: 是要申请的中断。

  handle：中断处理函数指针。

  flags：SA_INTERRUPT 请求一个快速中断，0 正常中断。

  device：设备名。
  

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