字符设备驱动程序的主体框架是(简述字符设备驱动程序的主要框架)

概述

在Linux系统中，设备驱动程序主要分为两类，一类是字符设备驱动程序，另一类是块设备驱动程序。字符设备是一种无固定大小的流设备，例如监视器、键盘、鼠标等，而块设备则是有固定块大小的设备，例如硬盘、U盘等。本文主要介绍字符设备驱动程序的主体框架。

主体框架

字符设备驱动程序的主要任务是实现设备的读/写操作，而主体框架主要包括probe函数、open函数、read函数、write函数和release函数。

probe函数用于进行设备的初始化操作，包括申请设备号、初始化设备等。当内核启动时，会自动调用该函数来对设备进行初始化操作。

open函数用于打开设备，当应用程序需要对设备进行读写操作时，会先调用该函数打开设备。在该函数中，通常需要对设备进行一些初始化操作，例如打开设备句柄，初始化设备，设置相关参数等。

read函数和write函数用于实现设备的读/写操作。当应用程序需要读取数据时，会调用read函数；当应用程序需要向设备写入数据时，会调用write函数。在这两个函数中，需要实现具体的数据读写操作，例如从设备读取数据，向设备写入数据等。

release函数用于关闭设备，当应用程序完成读写操作后，需要调用该函数关闭设备。在该函数中，通常需要释放设备资源，关闭设备句柄等。

实现示例

下面是一个对字符设备进行读写操作的示例驱动程序，该程序实现了一个名为“testchar”的字符设备。该设备的主要功能是将传入的数据转换为大写字母并返回给应用程序。

 
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/uaccess.h>
 
//定义设备号
static int testchar_major = 0; 
static int testchar_minor = 0;
static dev_t devno;
 
//设备读函数
static ssize_t testchar_read(struct file *filp, char *buf, size_t count, loff_t *f_pos)
{
    char msg[256];
    int i;
    int ret;
    //读取应用程序传入的数据
    memset(msg, 0, sizeof(msg));
    ret = copy_from_user(msg, buf, count);
    if(ret != 0)
    {
        printk(KERN_WARNING "copy_from_user failed\n");
        return -EFAULT;
    }
    //将读入数据转换为大写字母
    for(i=0; i= 'a' && msg[i] <= 'z')
        {
            msg[i] = msg[i] - 32;
        }
    }
    //将处理后的数据返回给应用程序
    ret = copy_to_user(buf, msg, strlen(msg));
    if(ret != 0)
    {
        printk(KERN_WARNING "copy_to_user failed\n");
        return -EFAULT;
    }
    return strlen(msg);
}
 
//设备写函数
static ssize_t testchar_write(struct file *filp, const char *buf, size_t count, loff_t *f_pos)
{
    char msg[256];
    int ret;
    //读取应用程序传入的数据
    memset(msg, 0, sizeof(msg));
    ret = copy_from_user(msg, buf, count);
    if(ret != 0)
    {
        printk(KERN_WARNING "copy_from_user failed\n");
        return -EFAULT;
    }
    //将读入数据转换为大写字母
    printk(KERN_INFO "receive data:%s\n", msg);
    return count;
}
 
//打开设备函数
static int testchar_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
    printk(KERN_INFO "testchar_open\n");
    return 0;
}
 
//关闭设备函数
static int testchar_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
    printk(KERN_INFO "testchar_release\n");
    return 0;
}
 
//设备文件操作结构体
static struct file_operations testchar_fops = 
{
    .owner = THIS_MODULE,
    .read = testchar_read,
    .write = testchar_write,
    .open = testchar_open,
    .release = testchar_release,
};
 
//初始化函数
static int __init testchar_init(void)
{
    printk(KERN_INFO "testchar_init\n");
    //申请设备号
    if(testchar_major) 
    {
        devno = MKDEV(testchar_major, testchar_minor);
        register_chrdev_region(devno, 1, "testchar");
    } 
    else 
    {
        alloc_chrdev_region(&devno, testchar_minor, 1, "testchar");
        testchar_major = MAJOR(devno);
    }
    //注册字符设备驱动
    register_chrdev(testchar_major, "testchar", &testchar_fops);
    return 0;
}
 
//卸载函数
static void __exit testchar_exit(void)
{
    printk(KERN_INFO "testchar_exit\n");
    //释放设备号
    unregister_chrdev(testchar_major, "testchar");
}
 
module_init(testchar_init);
module_exit(testchar_exit);
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");

以上是一个简单的字符设备驱动程序的实现示例，该程序实现了设备的读写操作，通过该程序的实例可以更好地理解字符设备驱动程序的主体框架及其实现。