字符设备驱动图解教程图片

什么是字符设备驱动

字符设备驱动程序是操作系统内核中的一部分，用于管理字符设备。在Linux系统中，所有设备都被视为文件，通过对这些文件进行读写，就可以完成对设备的操作。字符设备是指每次读写一个字符的设备，例如键盘、鼠标、串口等。与之相对的是块设备，它是以数据块为单位进行读写的设备，例如硬盘、光驱等。字符设备驱动程序需要将用户空间的读写请求映射到设备的读写操作上，通常会向用户空间提供一个设备文件接口，程序使用该接口进行读写操作。

字符设备驱动图解教程图片

字符设备驱动图解教程图片可以帮助初学者更好地理解字符设备驱动程序的实现过程。下面是一张简单的示意图：

图中，用户程序向设备文件/dev/mydevice发送数据，调用write函数。操作系统内核将该请求转发到了字符设备驱动程序，驱动程序通过open函数打开设备，request_region函数申请硬件资源，然后用mmap函数映射设备的物理地址到内存，最后通过outb函数将数据写入设备。当设备响应中断时，驱动程序会调用中断处理程序，在中断处理程序中通过inb函数读取设备的数据，并且使用wake_up_interruptible函数唤醒等待队列中的进程。

如何编写字符设备驱动程序

编写字符设备驱动程序需要遵守Linux内核对字符设备驱动的规范，下面是一个简单的示例代码：

static int dev_open(struct inode *inodep, struct file *filep){
    printk(KERN_INFO "mydevice: device opened\n");
    return 0;
}

static ssize_t dev_read(struct file *filep, char *buffer, size_t len, loff_t *offset){
    unsigned short result;
    result = inb(0x60);
    copy_to_user(buffer, &result, sizeof(unsigned short));
    printk(KERN_INFO "mydevice: device read\n");
    return 0;
}

static ssize_t dev_write(struct file *filep, const char *buffer, size_t len, loff_t *offset){
    unsigned short value;
    copy_from_user(&value, buffer, sizeof(unsigned short));
    outb(value, 0x60);
    printk(KERN_INFO "mydevice: device written\n");
    return 0;
}

static int __init mydevice_init(void){
    if(register_chrdev(240, "mydevice", &fops)){
        printk(KERN_ALERT "mydevice: could not register device\n");
        return -1;
    }
    printk(KERN_INFO "mydevice: device registered\n");
    return 0;
}

static void __exit mydevice_exit(void){
    unregister_chrdev(240, "mydevice");
    printk(KERN_INFO "mydevice: device unregistered\n");
}

module_init(mydevice_init);
module_exit(mydevice_exit);

这段代码实现了一个简单的键盘驱动，当用户程序读取/dev/mydevice时，驱动程序会读取键盘扫描码，并且将其返回给用户程序。当用户程序向/dev/mydevice写入数据时，驱动程序会将数据写入设备，然后产生中断，中断处理程序读取设备的数据，并且唤醒等待队列中的进程。