字符设备驱动程序的主体框架(简述字符设备驱动程序的主要框架)

概述

字符设备驱动程序是在Linux操作系统中负责管理字符设备的程序。它可以通过对字符设备的读写操作控制硬件设备，并将其与操作系统的文件系统联系起来。一个典型的字符设备驱动程序包含多个部分，这些部分合作完成设备的初始化、读写数据、处理中断、销毁设备等一系列操作。

主体框架

字符设备驱动程序的主体框架遵循以下步骤:

• 定义和初始化字符设备驱动结构体
• 注册字符设备驱动
• 打开设备
• 读写设备
• 关闭设备
• 注销字符设备驱动

每个步骤的具体实现如下：

步骤解析

定义和初始化字符设备驱动结构体

字符设备驱动结构体是驱动程序的核心。在该结构体中，包含着设备驱动程序的多个方法函数。其中重要的方法函数包括读、写、打开、关闭、中断处理等等。这些方法函数都是通过特定的函数指针指向相应的函数实现的。其中，主要的函数包括以下几个函数：

• struct file_operations：此结构体是和应用程序交互的核心。此结构体需要定义与设备读写、打开关闭以及文件锁等相关的函数指针。
• struct cdev：该结构体是字符设备的表示，包括设备号和驱动程序。该结构体包含驱动程序的方法函数指针

注册字符设备驱动

在驱动程序初始化完成后，需要将字符设备驱动插入Linux设备驱动的驱动列表中。这可以通过调用register_chrdev_region或者request_region()函数来完成。这个函数执行的条件是：确定需要使用的重要信息包括设备号、驱动程序指针、驱动程序名字等，由此获取得到设备号

打开设备

当用户空间的进程通过open函数打开设备文件时，则执行设备的打开函数。打开函数主要进行设备数据结构的初始化、中断向量的安装、关联中断等操作。具体实现在register_chrdev()函数中。例如：open 时序函数interface_ops_open()是register_chrdev()的一个回调。当open()函数调用完interface_ops_open()函数后，在用户区就能得到一个有效的file对象。

读写设备

read函数和write函数是在用户空间对设备内存进行读写操作的核心。一个设备驱动程序必须有要实现这两个函数。具体实现在struct file_operations{}当中。例如常常通过copy_to_user()函数来实现将从内核空间向用户空间拷贝数据。

关闭设备

设备关闭代码实现在release函数中。当用户在Device文件上执行close()系统调用时，系统会自动调用close()函数。在release函数中，需要用于清理资源和关闭设备。

注销字符设备驱动

与register_chrdev()函数对应的函数unregister_chrdev()函数。主要功能是将字符设备驱动从Linux设备驱动中删除。在调用它之前，需要释放所有占用的资源。一般步骤就是依次将cdev结构体对象销毁，释放设备驱动占用的设备号，关闭设备等。

总结

字符设备驱动程序的主体框架是由多个步骤组成的。在一个典型的字符设备驱动程序中，需要定义和初始化字设备驱动结构体、注册字符设备驱动、打开设备、读写设备、关闭设备等步骤。每个步骤的具体实现需要各自完成不同的操作。只有在将这些步骤正确地组合在一起后，才能够成功地实现字符设备驱动程序的功能。