字符设备驱动框架有哪些(单片机设备驱动框架)

介绍字符设备驱动

在Linux中，一些设备并不是通过文件系统进行访问的，它们通过字符设备访问。字符设备是比较特殊的设备类型，它们以字符流的形式对外提供设备服务，比如串口、打印机、键盘等。因此，Linux内核为字符设备编写了特殊的驱动程序，用来实现设备访问和管理的功能。

字符设备驱动框架

Linux内核提供了通用的字符设备驱动框架，它提供了许多常用的字符设备驱动功能的接口，使得开发人员可以基于这些接口，快速构建自己的驱动程序。这些接口包括：

1. 操作函数

操作函数是驱动程序中最重要的部分之一，它们来处理设备驱动中发送的请求。通常情况下，操作函数包括打开设备、关闭设备、读取数据、写入数据等函数。它们在内核的层面中被实现，当请求到来时，内核会调用对应的操作函数去执行请求的操作，然后返回结果。

2. 设备文件

设备文件是用户与字符设备通信的唯一途径。在Linux中，设备文件可以是两种形式：命名管道和字符设备。在命名管道中，用户可以直接读取和写入数据；而在字符设备中，用户可以调用open()函数打开设备、close()函数关闭设备、read()函数读取数据、write()函数写入数据等接口，这些接口都由设备驱动实现。

3. 设备结构体

设备结构体是驱动程序中最重要的部分之一，它通常包含设备的状态信息和操作函数。当驱动程序加载到内核时，内核会根据设备结构体创建出对应的字符设备，并向用户空间暴露出设备文件。

实现一个字符设备驱动

为了更好的理解字符设备驱动的相关知识，我们可以尝试实现一个简单的字符设备驱动程序。在这个例子中，我们要实现一个类似于简单Win的键盘驱动，当用户按下键盘时，可以在控制台上打印出相应的字符。

首先，我们需要定义设备结构体。在这个结构体中，我们需要包含设备的名字和用于读取输入数据的操作函数。

```
struct key_module {
const char *name;
ssize_t (*read)(struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
};
static struct key_module key_dev = {
.name = "key_dev",
.read = key_read,
};
```

接着，我们需要为操作函数实现具体的逻辑。在这个例子中，我们需要实现key_read()函数，它会从驱动程序中读取输入的字符，并将该字符输出到控制台上。

```
ssize_t key_read(struct file *filep, char __user *buf, size_t count, loff_t *f_pos)
{
char c = get_char_from_keyboard();
if (c == 0) {
return -EIO;
}
if (copy_to_user(buf, &c, 1)) {
return -EFAULT;
}
return 1;
}
```

最后，我们需要向内核注册设备和设备文件。在这个例子中，我们需要使用register_chrdev()函数注册设备并获得设备号，然后使用cdev_add()函数向系统注册设备。接着，我们需要创建设备文件，并通过file_operations结构体注册设备的操作函数。

```
int key_init(void)
{
int err = 0;
dev_t dev = MKDEV(KEY_MAJOR, KEY_MINOR);
err = register_chrdev_region(dev, 1, "key_dev");
if (err < 0) { goto fail_register_chrdev_region; } cdev_init(&key_dev.cdev, &key_fops); key_dev.cdev.owner = THIS_MODULE; err = cdev_add(&key_dev.cdev, dev, 1); if (err < 0) { goto fail_cdev_add; } key_class = class_create(THIS_MODULE, "key_class"); if (IS_ERR(key_class)) { err = PTR_ERR(key_class); goto fail_class_create; } device_create(key_class, NULL, dev, NULL, "key"); return 0;fail_class_create: cdev_del(&key_dev.cdev);fail_cdev_add: unregister_chrdev_region(dev, 1);fail_register_chrdev_region: return err;}```通过这个简单的例子程序，我们可以了解到Linux字符设备驱动的基本原理以及相关的驱动框架。在实际的驱动开发中，开发人员可以根据需要，灵活使用字符设备驱动框架中提供的各种接口和功能，实现自己的驱动程序。