字符设备驱动框架模型怎么做的(linux字符设备驱动框架)

字符设备驱动框架模型的概述

字符设备是指数据都是按字符形式流式传输的设备，如串口、打印机等。在Linux内核中，字符设备驱动是一类非常重要的驱动程序。为了使不同的开发者编写的驱动程序之间可以互相协作，内核提供了一个字符设备驱动框架模型。这个模型规定了基类和驱动程序之间的接口和方法，而实际驱动程序只需要继承基类，实现其中的方法即可。

字符设备驱动框架模型的基类

基类是Linux内核中提供的一个特殊的类，它定义了一些基本的方法和操作，以供其它类继承和实现。对于字符设备驱动框架来说，基类名为“struct cdev”，其中定义了一些成员变量和方法：

• struct kobject kobj;：定义了一个内核对象，用于管理设备驱动程序。
• struct module *owner;：如果设备驱动程序依赖于一个模块，则可以通过该成员变量指定模块。
• unsigned int major;：表示当前设备的主设备号。
• unsigned int minor;：表示当前设备的次设备号。
• struct file_operations *ops;：用于注册设备操作函数，如open、read、write等。

由于基类中已经实现了一些常用的方法，如cdev_add、cdev_del等，所以对于许多简单的字符设备驱动程序，只需要继承基类，实现部分操作函数即可。

字符设备驱动框架模型的驱动程序

驱动程序是继承自基类的一个具体的设备驱动程序。它必须实现open、read、write等方法，同时也可以自己实现一些自定义的方法。当内核需要操作某个字符设备时，它会调用驱动程序中对应的方法，完成用户态和内核态之间的数据传输和操作。例如，当用户在终端输入“echo hello > /dev/mydevice”时，内核会调用驱动程序中的write方法，把“hello”写入到mydevice设备中。

在定义驱动程序时，需要完成以下步骤：

• 分配设备号：在Linux内核中，设备号由主设备号和次设备号组成，它们在系统中唯一标识一个设备。驱动程序需要使用alloc_chrdev_region或register_chrdev_region函数向内核申请一个或多个设备号。
• 初始化设备：在驱动程序中通常需要初始化设备状态、分配内存、注册中断等。设备初始化通常在驱动程序的probe方法中完成。
• 注册设备操作函数：驱动程序需要实现open、read、write等方法，并通过cdev_init和cdev_add函数将这些方法注册到内核中，以便内核在需要时调用。

在驱动程序被加载到内核后，系统会自动创建与之对应的设备文件，比如/dev/mydevice，用户可以通过这个文件来访问该设备。

总结

字符设备驱动框架模型是Linux内核中提供的一种方便编写字符设备驱动程序的机制。它将常见的字符设备驱动程序操作进行了抽象和封装，使得开发者只需要简单地继承基类，实现相应的操作函数即可完成一个驱动程序。在实现字符设备驱动程序时，需要分配设备号、初始化设备状态、注册设备操作函数等。使用字符设备驱动框架模型可以减少驱动程序的开发难度和降低出错率，从而提高驱动程序的可靠性。