首先說明：寫這個(gè)第一個(gè)linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的目的是熟悉Linux驅(qū)動(dòng)的框架以及編程流程，所以是通過打印的信息來觀察程序運(yùn)行的情況，并不是真正的實(shí)現(xiàn)了某一個(gè)具體設(shè)備的驅(qū)動(dòng)，可以類比于C語言編程中的“Hello World”。
Linux下的設(shè)備驅(qū)動(dòng)架構(gòu)如下圖所示：
在本篇文章中以first_device_driver為例進(jìn)行介紹
一般來說，寫出完整的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序需要如下幾個(gè)步驟：
- 寫出first_drv_open、first_drv_write、first_drv_read和first_drv_ioctl等函數(shù)；
- 定義file_operations結(jié)構(gòu)體并填充其成員函數(shù)first_drv_open、first_drv_write、first_drv_read和first_drv_ioctl等；
- 模塊加載函數(shù)，通過register_chrdev將字符設(shè)備注冊(cè)到內(nèi)核中；
- 寫驅(qū)動(dòng)的入口函數(shù)；
- 寫驅(qū)動(dòng)的出口函數(shù)；
- 通過module_init()來修飾驅(qū)動(dòng)入口函數(shù)；
- 通過module_exit()來修飾驅(qū)動(dòng)出口函數(shù)；
- 聲明模塊許可證；
下面進(jìn)行詳細(xì)講解
步驟一：在新創(chuàng)建的.c文件中編寫如圖例中的代碼
步驟二：編寫Makefile腳本
值得提出的一點(diǎn)是，編寫Makefile是Linux驅(qū)動(dòng)工程師必備的基礎(chǔ)，但是要明白我們并不需要完全的掌握Makefile的語法及編程，我們只需要能模仿著其他工程的Makefile文件寫出我們自己想要的Makefile文件即可。
步驟三：在對(duì)應(yīng)目錄中執(zhí)行make命令，生成.ko模塊文件
這一步驟較為簡單，只是在相應(yīng)目錄輸入make命令即可。
步驟四：通過U盤或者nfs網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)將該.ko文件加載到內(nèi)核中
我們?cè)诩虞d驅(qū)動(dòng)模塊之前可以先通過命令：cat /proc/devices來查看字符主設(shè)備號(hào)是否已經(jīng)被占用。proc文件系統(tǒng)是Linux在運(yùn)行時(shí)存在于內(nèi)存中的文件系統(tǒng)，它記錄著系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息，當(dāng)關(guān)閉系統(tǒng)時(shí)，proc文件系統(tǒng)也隨之釋放。
然后可通過命令：insmod first_drv.ko將模塊掛載到內(nèi)核， 通過命令：cat /proc/devices可以觀察first_drv設(shè)備是否已經(jīng)掛載成功；另外也可以通過modprobe來加載驅(qū)動(dòng)模塊，這兩者的區(qū)別在于modprobe可以解決加載模塊時(shí)的依賴關(guān)系，它是通過/lib/modules/#uname -r/modules.dep(.bb)文件來查找依賴關(guān)系的，而insmod不能解決模塊間的依賴問題。
步驟五：創(chuàng)建dev/first_driver設(shè)備節(jié)點(diǎn)
通過命令：mknod /dev/first_driver 100 0 來創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)。
步驟六：編寫應(yīng)用程序進(jìn)行測(cè)試
測(cè)試的應(yīng)用程序如下：
在這里我們可以發(fā)現(xiàn)測(cè)試程序里的open()函數(shù)實(shí)際就是調(diào)用了驅(qū)動(dòng)中的first_drv_open()函數(shù)，而write()函數(shù)實(shí)際調(diào)用了驅(qū)動(dòng)中的first_drv_write()函數(shù)。本質(zhì)上是這樣的一個(gè)執(zhí)行過程：用戶空間的open()函數(shù)->文件系統(tǒng)的sys_open()函數(shù)->驅(qū)動(dòng)的first_drv_open()函數(shù)。
另外很重要的一點(diǎn)，上文中圖例中的程序是需要手動(dòng)創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)，從而提供給用戶程序訪問的，如此一來當(dāng)驅(qū)動(dòng)模塊較多的時(shí)候就很麻煩，所以Linux也提供自動(dòng)創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)的接口，建議使用自動(dòng)創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)的機(jī)制。如下是自動(dòng)創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)的方法：
1、首先創(chuàng)建一個(gè)class設(shè)備類，然后在class類下，創(chuàng)建一個(gè)class_device，即在類下面創(chuàng)建類的設(shè)備；
2、在驅(qū)動(dòng)入口函數(shù)中添加步驟：firstdrv_class= class_create(THIS_MODULE,"first_drv")；irstdrv_class_devs=class_device_create(firstdrv_class,NULL,MKDEV(major,0),NULL,"first_drv")；
3、在驅(qū)動(dòng)出口函數(shù)中添加：class_device_unregister(firstdrv_class_devs)；class_destroy(firstdrv_class)；
這個(gè)自動(dòng)創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)的功能是基于Linux支持的熱拔插功能，Linux內(nèi)核中每當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)變動(dòng)時(shí)，都會(huì)處理對(duì)應(yīng)的信息，使用戶程序?qū)?dev目錄下的設(shè)備進(jìn)行操作。
最后，此驅(qū)動(dòng)程序運(yùn)行的實(shí)際效果就是打印信息，這個(gè)Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)例程可以類比于C語言中的“Hello World”例程，希望可以幫助大家初步認(rèn)識(shí)Linux的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。
