一个简单的linux驱动示例

一、基本知识        
        Linux设备驱动分为：字符设备、块设备和网络设备。原理图如下：






二、示例
示例主要转载自博客园的博客，见上。只是我采用的的Linux内核版本比那篇博文的新，有小许改动，粘贴代码如下：
内核版本：
ry@ubuntu:/$ uname -a
Linux ubuntu 3.16.0-30-generic #40~14.04.1-Ubuntu SMP Thu Jan 15 17:43:14 UTC 2015 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux

文件：hello_mod.c

[cpp] view plain copy print?

• /*
• * =====================================================================================
• *
• *       Filename:  hello.c
• *
• *    Description:  hello_mod
• *
• *        Version:  1.0
• *        Created:  01/28/2011 05:07:55 PM
• *       Revision:  none
• *       Compiler:  gcc
• *
• *         Author:  Tishion (shion), tishion@163.com
• *        Company:  LIM
• *
• * =====================================================================================
• */
• #include
• #include
• #include
• #include
• #include
• #include
• #include
• #include
• #include
• #include
• #include
• #include
• #include “hello_mod_ioctl.h”
• #define MAJOR_NUM 250
• #define MINOR_NUM 0
• #define IN_BUF_LEN 256
• #define OUT_BUF_LEN 512
• MODULE_AUTHOR(”Tishion”);
• MODULE_DESCRIPTION(”Hello_mod driver by tishion”);
• static struct class * hello_class;
• static struct cdev hello_cdev;
• static dev_t devnum = 0;
• static char * modname = “hello_mod”;
• static char * devicename = “hello”;
• static char * classname = “hello_class”;
• static int open_count = 0;
• static struct semaphore sem;
• static DEFINE_SPINLOCK(spin);
• static char * inbuffer = NULL;
• static char * outbuffer = NULL;
• static lang_t langtype;
• static int hello_mod_open(struct inode *, struct file *);
• static int hello_mod_release(struct inode *, struct file *);
• static ssize_t hello_mod_read(struct file *, char *, size_t, loff_t *);
• static ssize_t hello_mod_write(struct file *, const char *, size_t, loff_t *);
• static long hello_mod_ioctl(struct file *, unsigned int, unsigned long);
• struct file_operations hello_mod_fops =
• {
•     .owner = THIS_MODULE,
•     .open = hello_mod_open,
•     .read = hello_mod_read,
•     .write = hello_mod_write,
•     .unlocked_ioctl = hello_mod_ioctl,
•     .release = hello_mod_release,
• };
• static int hello_mod_open(struct inode *inode, struct file *pfile)
• {
•     printk(”+hello_mod_open()!/n”);
•     spin_lock(&spin);
•     if(open_count)
•     {
•         spin_unlock(&spin);
•         return -EBUSY;
•     }
•     open_count++;
•     spin_unlock(&spin);
•     printk(”-hello_mod_open()!/n”);
•     return 0;
• }
• static int hello_mod_release(struct inode *inode, struct file *pfile)
• {
•     printk(”+hello_mod_release()!/n”);
•     open_count–;
•     printk(”-hello_mod_release()!/n”);
•     return 0;
• }
• static ssize_t hello_mod_read(struct file *pfile, char *user_buf, size_t len, loff_t *off)
• {
•     printk(”+hello_mod_read()!/n”);
•     if(down_interruptible(&sem))
•     {
•         return -ERESTARTSYS;
•     }
•     memset(outbuffer, 0, OUT_BUF_LEN);
•     printk(”    +switch()/n”);
•     switch(langtype)
•     {
•         case english:
•             printk(”        >in case: english/n”);
•             sprintf(outbuffer, ”Hello! %s.”, inbuffer);
•             break;
•         case chinese:
•             printk(”        >in case: chinese/n”);
•             sprintf(outbuffer, ”你好！ %s.”, inbuffer);
•             break;
•         case pinyin:
•             printk(”        >in case: pinyin/n”);
•             sprintf(outbuffer, ”ni hao! %s.”, inbuffer);
•             break;
•         default:
•             printk(”        >in case: default/n”);
•             break;
•     }
•     printk(”    -switch()/n”);
•     if(copy_to_user(user_buf, outbuffer, len))
•     {
•         up(&sem);
•         return -EFAULT;
•     }
•     up(&sem);
•     printk(”-hello_mod_read()!/n”);
•     return 0;
• }
• static ssize_t hello_mod_write(struct file *pfile, const char *user_buf, size_t len, loff_t *off)
• {
•     printk(”+hello_mod_write()!/n”);
•     if(down_interruptible(&sem))
•     {
•         return -ERESTARTSYS;
•     }
•     if(len > IN_BUF_LEN)
•     {
•         printk(”Out of input buffer/n”);
•         return -ERESTARTSYS;
•     }
•     if(copy_from_user(inbuffer, user_buf, len))
•     {
•         up(&sem);
•         return -EFAULT;
•     }
•     up(&sem);
•     printk(”-hello_mod_write()!/n”);
•     return 0;
• }
• static long hello_mod_ioctl(struct file *pfile, unsigned int cmd, unsigned long arg)
• {
•     int err = 0;
•     printk(”+hello_mod_ioctl()!/n”);
•     printk(”    +switch()/n”);
•     switch(cmd)
•     {
•         case HELLO_IOCTL_RESETLANG:
•             printk(”        >in case: HELLO_IOCTL_RESETLANG/n”);
•             langtype = english;
•             break;
•         case HELLO_IOCTL_GETLANG:
•             printk(”        >in case: HELLO_IOCTL_GETLANG/n”);
•             err = copy_to_user((int *)arg, &langtype, sizeof(int));
•             break;
•         case HELLO_IOCTL_SETLANG:
•             printk(”        >in case: HELLO_IOCTL_SETLANG/n”);
•             err = copy_from_user(&langtype,(int *)arg, sizeof(int));
•             break;
•         default:
•             printk(”        >in case: default/n”);
•             err = ENOTSUPP;
•             break;
•     }
•     printk(”    -switch()/n”);
•     printk(”-hello_mod_ioctl()!/n”);
•     return err;
• }
• static int __init hello_mod_init(void)
• {
•     int result;
•     printk(”+hello_mod_init()!/n”);
•     devnum = MKDEV(MAJOR_NUM, MINOR_NUM);
•     result = register_chrdev_region(devnum, 1, modname);
•     if(result < 0)
•     {
•         printk(”hello_mod : can’t get major number!/n”);
•         return result;
•     }
•     cdev_init(&hello_cdev, &hello_mod_fops);
•     hello_cdev.owner = THIS_MODULE;
•     hello_cdev.ops = &hello_mod_fops;
•     result = cdev_add(&hello_cdev, devnum, 1);
•     if(result)
•         printk(”Failed at cdev_add()”);
•     hello_class = class_create(THIS_MODULE, classname);
•     if(IS_ERR(hello_class))
•     {
•         printk(”Failed at class_create().Please exec [mknod] before operate the device/n”);
•     }
•     else
•     {
•         device_create(hello_class, NULL, devnum,NULL, devicename);
•     }
•     open_count = 0;
•     langtype = english;
•     inbuffer = (char *)kmalloc(IN_BUF_LEN, GFP_KERNEL);
•     outbuffer = (char *)kmalloc(OUT_BUF_LEN, GFP_KERNEL);
•     sema_init(&sem, 1);
•     printk(”-hello_mod_init()!/n”);
•     return 0;
• }
• static void __exit hello_mod_exit(void)
• {
•     printk(”+hello_mod_exit!/n”);
•     kfree(inbuffer);
•     kfree(outbuffer);
•     cdev_del(&hello_cdev);
•     device_destroy(hello_class, devnum);
•     class_destroy(hello_class);
•     unregister_chrdev_region(devnum, 1);
•     printk(”-hello_mod_exit!/n”);
•     return ;
• }
• module_init(hello_mod_init);
• module_exit(hello_mod_exit);
• MODULE_LICENSE(”GPL”);
  

/* * ===================================================================================== * *       Filename:  hello.c * *    Description:  hello_mod * *        Version:  1.0 *        Created:  01/28/2011 05:07:55 PM *       Revision:  none *       Compiler:  gcc * *         Author:  Tishion (shion), tishion@163.com *        Company:  LIM * * ===================================================================================== */

MODULE_AUTHOR("Tishion");
MODULE_DESCRIPTION("Hello_mod driver by tishion");
static struct class * hello_class;
static struct cdev hello_cdev;
static dev_t devnum = 0;
static char * modname = "hello_mod";
static char * devicename = "hello";
static char * classname = "hello_class";
static int open_count = 0;
static struct semaphore sem;
static DEFINE_SPINLOCK(spin);
static char * inbuffer = NULL;
static char * outbuffer = NULL;
static lang_t langtype;
static int hello_mod_open(struct inode , struct file );
static int hello_mod_release(struct inode , struct file );
static ssize_t hello_mod_read(struct file , char , size_t, loff_t *);
static ssize_t hello_mod_write(struct file , const char , size_t, loff_t *);
static long hello_mod_ioctl(struct file *, unsigned int, unsigned long);
struct file_operations hello_mod_fops =  
{
.owner = THIS_MODULE,
.open = hello_mod_open,
.read = hello_mod_read,
.write = hello_mod_write,
.unlocked_ioctl = hello_mod_ioctl,
.release = hello_mod_release,
};
static int hello_mod_open(struct inode *inode, struct file *pfile)
{
printk("+hello_mod_open()!/n");
spin_lock(&spin);
if(open_count)
{
spin_unlock(&spin);
return -EBUSY;
}
open_count++;
spin_unlock(&spin);
printk("-hello_mod_open()!/n");
return 0;
}
static int hello_mod_release(struct inode *inode, struct file *pfile)
{
printk("+hello_mod_release()!/n");
open_count--;
printk("-hello_mod_release()!/n");
return 0;
}
static ssize_t hello_mod_read(struct file *pfile, char *user_buf, size_t len, loff_t *off)
{
printk("+hello_mod_read()!/n");

if(down_interruptible(&sem)){    return -ERESTARTSYS; }memset(outbuffer, 0, OUT_BUF_LEN);printk("    +switch()/n");switch(langtype){    case english:        printk("        >in case: english/n");        sprintf(outbuffer, "Hello! %s.", inbuffer);        break;    case chinese:        printk("        >in case: chinese/n");        sprintf(outbuffer, "你好！ %s.", inbuffer);        break;    case pinyin:        printk("        >in case: pinyin/n");        sprintf(outbuffer, "ni hao! %s.", inbuffer);        break;    default:        printk("        >in case: default/n");        break;}printk("    -switch()/n");if(copy_to_user(user_buf, outbuffer, len)){    up(&sem);    return -EFAULT;}up(&sem);printk("-hello_mod_read()!/n");return 0;}
static ssize_t hello_mod_write(struct file *pfile, const char *user_buf, size_t len, loff_t *off)
{
printk(“+hello_mod_write()!/n”);
if(down_interruptible(&sem))
{
return -ERESTARTSYS;
}
if(len > IN_BUF_LEN)
{
printk(“Out of input buffer/n”);
return -ERESTARTSYS;
}
if(copy_from_user(inbuffer, user_buf, len))
{
up(&sem);
return -EFAULT;
}
up(&sem);
printk(“-hello_mod_write()!/n”);
return 0;
}
static long hello_mod_ioctl(struct file *pfile, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
int err = 0;
printk(“+hello_mod_ioctl()!/n”);
printk(”    +switch()/n”);
switch(cmd)
{
case HELLO_IOCTL_RESETLANG:
printk(”        >in case: HELLO_IOCTL_RESETLANG/n”);
langtype = english;
break;
case HELLO_IOCTL_GETLANG:
printk(”        >in case: HELLO_IOCTL_GETLANG/n”);
err = copy_to_user((int *)arg, &langtype, sizeof(int));
break;
case HELLO_IOCTL_SETLANG:
printk(”        >in case: HELLO_IOCTL_SETLANG/n”);
err = copy_from_user(&langtype,(int *)arg, sizeof(int));
break;
default:
printk(”        >in case: default/n”);
err = ENOTSUPP;
break;
}
printk(”    -switch()/n”);
printk(“-hello_mod_ioctl()!/n”);
return err;
}
static int __init hello_mod_init(void)
{
int result;
printk(“+hello_mod_init()!/n”);
devnum = MKDEV(MAJOR_NUM, MINOR_NUM);
result = register_chrdev_region(devnum, 1, modname);

if(result < 0){    printk("hello_mod : can't get major number!/n");    return result;}    cdev_init(&hello_cdev, &hello_mod_fops);hello_cdev.owner = THIS_MODULE;hello_cdev.ops = &hello_mod_fops;result = cdev_add(&hello_cdev, devnum, 1);if(result)    printk("Failed at cdev_add()");hello_class = class_create(THIS_MODULE, classname);if(IS_ERR(hello_class)){    printk("Failed at class_create().Please exec [mknod] before operate the device/n");}else{    device_create(hello_class, NULL, devnum,NULL, devicename);}open_count = 0;langtype = english;inbuffer = (char *)kmalloc(IN_BUF_LEN, GFP_KERNEL);outbuffer = (char *)kmalloc(OUT_BUF_LEN, GFP_KERNEL);sema_init(&sem, 1);printk("-hello_mod_init()!/n");return 0;}
static void __exit hello_mod_exit(void)
{
printk(“+hello_mod_exit!/n”);
kfree(inbuffer);
kfree(outbuffer);
cdev_del(&hello_cdev);
device_destroy(hello_class, devnum);
class_destroy(hello_class);
unregister_chrdev_region(devnum, 1);
printk(“-hello_mod_exit!/n”);
return ;
}
module_init(hello_mod_init);
module_exit(hello_mod_exit);
MODULE_LICENSE(“GPL”);

头文件：hello_mod_ioctl.h

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• /*
• * =====================================================================================
• *
• *       Filename:  hello_mod_ioctl.h
• *
• *    Description:  define the cmd supported by hello_mod
• *
• *        Version:  1.0
• *        Created:  06/19/2011 10:24:20 PM
• *       Revision:  none
• *       Compiler:  gcc
• *
• *         Author:  Tishion (shion), tishion@163.com
• *        Company:  LIM
• *
• * =====================================================================================
• */
• #ifndef __HELLO_MOD_IOCTL_H__
• #define __HELLO_MOD_IOCTL_H__
• #define HELLO_MAGIC    12
• #define HELLO_IOCTL_RESETLANG    _IO(HELLO_MAGIC,0)        //set langtype = english
• #define HELLO_IOCTL_GETLANG        _IOR(HELLO_MAGIC,1,int)    //get langtype
• #define HELLO_IOCTL_SETLANG        _IOW(HELLO_MAGIC,2,int)    //set langtype
• typedef enum _lang_t
• {
•     english, chinese, pinyin
• }lang_t;
• #endif
  

/* * ===================================================================================== * *       Filename:  hello_mod_ioctl.h * *    Description:  define the cmd supported by hello_mod * *        Version:  1.0 *        Created:  06/19/2011 10:24:20 PM *       Revision:  none *       Compiler:  gcc * *         Author:  Tishion (shion), tishion@163.com *        Company:  LIM * * ===================================================================================== */#ifndef __HELLO_MOD_IOCTL_H__#define __HELLO_MOD_IOCTL_H__#define HELLO_MAGIC    12#define HELLO_IOCTL_RESETLANG    _IO(HELLO_MAGIC,0)        //set langtype = english#define HELLO_IOCTL_GETLANG        _IOR(HELLO_MAGIC,1,int)    //get langtype#define HELLO_IOCTL_SETLANG        _IOW(HELLO_MAGIC,2,int)    //set langtypetypedef enum _lang_t{    english, chinese, pinyin}lang_t;#endif
Makefile文件：（注意：Makefile的’M’要大写）
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• #**********************************************
• # Makefile linux 2.6 Module
• # This makefile is written for Ubuntu 10.10
• # It may not perfomance without erros on the
• # other version or distributions.
• #**********************************************
• #    BY:tishion
• #    Mail:tishion@163.com
• #    2011/06/19
• #**********************************************
• obj-m += hello_mod.o
• CURRENT_PATH := (shell pwd)  
• LINUX_KERNEL := (shell pwd)  
• LINUX_KERNEL := (shell uname -r)
• LINUX_KERNEL_PATH := /usr/src/linux-headers-(LINUX_KERNEL)  
• all:  
•     make -C (LINUX_KERNEL)  
• all:  
•     make -C (LINUX_KERNEL_PATH) M=(CURRENT_PATH) modules  
• clean:  
•     make -C (CURRENT_PATH) modules  
• clean:  
•     make -C (LINUX_KERNEL_PATH) M=$(CURRENT_PATH) clean
• install:
•     insmod hello_mod.ko
• unistall:
•     rmmod hello_mod
  

#**********************************************# Makefile linux 2.6 Module # This makefile is written for Ubuntu 10.10# It may not perfomance without erros on the# other version or distributions.#**********************************************#    BY:tishion#    Mail:tishion@163.com#    2011/06/19#**********************************************obj-m += hello_mod.oCURRENT_PATH := (shellpwd)LINUXKERNEL:=(shellpwd)LINUXKERNEL:=(shell uname -r)LINUX_KERNEL_PATH := /usr/src/linux-headers-(LINUXKERNEL)all:make−C(LINUXKERNEL)all:make−C(LINUX_KERNEL_PATH) M=(CURRENTPATH)modulesclean:make−C(CURRENTPATH)modulesclean:make−C(LINUX_KERNEL_PATH) M=$(CURRENT_PATH) cleaninstall:    insmod hello_mod.kounistall:    rmmod hello_mod
以上三个文件即为驱动代码另外，再给一个应用层测试代码，并共用驱动的头文件
hello_mod_test.c文件：


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• /*
• * =====================================================================================
• *
• *       Filename:  hell_mod_test.c
• *
• *    Description:  hell_mod test app
• *
• *        Version:  1.0
• *        Created:  06/20/2011 01:44:11 AM
• *       Revision:  none
• *       Compiler:  gcc
• *
• *         Author:  Tishion (shion), tishion@163.com
• *        Company:  LIM
• *
• * =====================================================================================
• */
• #include
• #include
• #include
• #include
• #include
• #include
• #include
• #include
• #include ”../hello_mod_ioctl.h”
• int main()
• {
•     char outbuf[512];
•     char * myname = “tishion”;
•     lang_t langtype = english;
•     int fd = open(“/dev/hello”, O_RDWR, S_IRUSR|S_IWUSR);
•     if(fd != -1)
•     {
•         write(fd, myname, strlen(myname)+1);
•         langtype = chinese;
•         ioctl(fd, HELLO_IOCTL_SETLANG, &langtype);
•         read(fd, outbuf, 512);
•         printf(”langtype=chinese:%s/n”, outbuf);
•         memset(outbuf, 0, 512);
•         langtype = pinyin;
•         ioctl(fd, HELLO_IOCTL_SETLANG, &langtype);
•         read(fd, outbuf, 512);
•         printf(”langtype=pinyin:%s/n”, outbuf);
•         memset(outbuf, 0, 512);
•         ioctl(fd, HELLO_IOCTL_RESETLANG, &langtype);
•         read(fd, outbuf, 512);
•         printf(”langtype=english:%s/n”, outbuf);
•     }
•     else
•     {
•         perror(”Failed at open():”);
•     }
•     return 0;
• }
  

/* * ===================================================================================== * *       Filename:  hell_mod_test.c * *    Description:  hell_mod test app * *        Version:  1.0 *        Created:  06/20/2011 01:44:11 AM *       Revision:  none *       Compiler:  gcc * *         Author:  Tishion (shion), tishion@163.com *        Company:  LIM * * ===================================================================================== */#include #include #include #include #include #include #include #include int main()
{
char outbuf[512];
char * myname = “tishion”;
lang_t langtype = english;
int fd = open(“/dev/hello”, O_RDWR, S_IRUSR|S_IWUSR);
if(fd != -1)
{
write(fd, myname, strlen(myname)+1);
langtype = chinese;
ioctl(fd, HELLO_IOCTL_SETLANG, &langtype);
read(fd, outbuf, 512);
printf(“langtype=chinese:%s/n”, outbuf);
memset(outbuf, 0, 512);
langtype = pinyin;
ioctl(fd, HELLO_IOCTL_SETLANG, &langtype);
read(fd, outbuf, 512);
printf(“langtype=pinyin:%s/n”, outbuf);
memset(outbuf, 0, 512);
ioctl(fd, HELLO_IOCTL_RESETLANG, &langtype);
read(fd, outbuf, 512);
printf(“langtype=english:%s/n”, outbuf);
}
else
{
perror(“Failed at open():”);
}
return 0;
}
最后，安装原博客编译和查看结果。
需要注意的是，需要到“/var/log/”目录下着“syslog”文件。