字符設備驅動開發的基本步驟可以看上一篇，本節就以 chrdevbase 這個虛擬設備為例，完整的編寫一個字符設備驅動模塊。chrdevbase 不是實際存在的一個設備，方便講解字符設備的開發而引入的一個虛擬設備。chrdevbase 設備有兩個緩沖區，一個為讀緩沖區，一個為寫緩沖區，這兩個緩沖區的大小都為 100 字節。在應用程序中可以向 chrdevbase 設備的寫緩沖區中寫入數據，從讀緩沖區中讀取數據。chrdevbase 這個虛擬設備的功能很簡單，但是它包含了字符設備的最基本功能。

|需求目標

應用程序調用 open 函數打開 chrdevbase 這個設備，打開以后可以使用 write 函數向chrdevbase 的寫緩沖區 writebuf 中寫入數據(不超過 100 個字節)，也可以使用 read 函數讀取讀緩沖區 readbuf 中的數據操作，操作完成以后應用程序使用 close 函數關閉 chrdevbase 設備。

|實現過程

1.新建文件一個nxp文件夾,然后把原廠內核文件復制過來

2、創建Linux_Drivers用于存放驅動文件，創建01_chrdevbase用于存放chrdevbase實驗文件，chrdevbase.c是底層驅動代碼，chrdevbaseApp.c是應用代碼，Makefile編譯底層驅動；

3、編寫代碼

chrdevbase.c文件

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 


#define CHRDEVBASE_MAJOR  200        /* 主設備號 */
#define CHRDEVBASE_NAME    "chrdevbase"   /* 設備名     */


static char readbuf[100];    /* 讀緩沖區 */
static char writebuf[100];    /* 寫緩沖區 */
static char kerneldata[] = {"kernel data!"};


/*
 * @description    : 打開設備
 * @param - inode   : 傳遞給驅動的inode
 * @param - filp   : 設備文件，file結構體有個叫做private_data的成員變量
 *             一般在open的時候將private_data指向設備結構體。
 * @return       : 0 成功;其他 失敗
 */
static int chrdevbase_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
  //printk("chrdevbase open!
");
  return 0;
}


/*
 * @description    : 從設備讀取數據 
 * @param - filp   : 要打開的設備文件(文件描述符)
 * @param - buf   : 返回給用戶空間的數據緩沖區
 * @param - cnt   : 要讀取的數據長度
 * @param - offt   : 相對于文件首地址的偏移
 * @return       : 讀取的字節數，如果為負值，表示讀取失敗
 */
static ssize_t chrdevbase_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
  int retvalue = 0;
  
  /* 向用戶空間發送數據 */
  memcpy(readbuf, kerneldata, sizeof(kerneldata));
  retvalue = copy_to_user(buf, readbuf, cnt);
  if(retvalue == 0){
    printk("kernel senddata ok!
");
  }else{
    printk("kernel senddata failed!
");
  }
  
  //printk("chrdevbase read!
");
  return 0;
}


/*
 * @description    : 向設備寫數據 
 * @param - filp   : 設備文件，表示打開的文件描述符
 * @param - buf   : 要寫給設備寫入的數據
 * @param - cnt   : 要寫入的數據長度
 * @param - offt   : 相對于文件首地址的偏移
 * @return       : 寫入的字節數，如果為負值，表示寫入失敗
 */
static ssize_t chrdevbase_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
  int retvalue = 0;
  /* 接收用戶空間傳遞給內核的數據并且打印出來 */
  retvalue = copy_from_user(writebuf, buf, cnt);
  if(retvalue == 0){
    printk("kernel recevdata:%s
", writebuf);
  }else{
    printk("kernel recevdata failed!
");
  }
  
  //printk("chrdevbase write!
");
  return 0;
}


/*
 * @description    : 關閉/釋放設備
 * @param - filp   : 要關閉的設備文件(文件描述符)
 * @return       : 0 成功;其他 失敗
 */
static int chrdevbase_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
  //printk("chrdevbase release！
");
  return 0;
}


/*
 * 設備操作函數結構體
 */
static struct file_operations chrdevbase_fops = {
  .owner = THIS_MODULE,  
  .open = chrdevbase_open,
  .read = chrdevbase_read,
  .write = chrdevbase_write,
  .release = chrdevbase_release,
};


/*
 * @description  : 驅動入口函數 
 * @param     : 無
 * @return     : 0 成功;其他 失敗
 */
static int __init chrdevbase_init(void)
{
  int retvalue = 0;


  /* 注冊字符設備驅動 */
  retvalue = register_chrdev(CHRDEVBASE_MAJOR, CHRDEVBASE_NAME, &chrdevbase_fops);
  if(retvalue < 0){
    printk("chrdevbase driver register failed
");
  }
  printk("chrdevbase init!
");
  return 0;
}


/*
 * @description  : 驅動出口函數
 * @param     : 無
 * @return     : 無
 */
static void __exit chrdevbase_exit(void)
{
  /* 注銷字符設備驅動 */
  unregister_chrdev(CHRDEVBASE_MAJOR, CHRDEVBASE_NAME);
  printk("chrdevbase exit!
");
}


/* 
 * 將上面兩個函數指定為驅動的入口和出口函數 
 */
module_init(chrdevbase_init);
module_exit(chrdevbase_exit);


/* 
 * LICENSE和作者信息
 */
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");

chrdevbaseApp.c文件

#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "fcntl.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"


static char usrdata[] = {"usr data!"};


/*
 * @description    : main主程序
 * @param - argc   : argv數組元素個數
 * @param - argv   : 具體參數
 * @return       : 0 成功;其他 失敗
 */
int main(int argc, char *argv[])
{
  int fd, retvalue;
  char *filename;
  char readbuf[100], writebuf[100];


  if(argc != 3){
    printf("Error Usage!
");
    return -1;
  }


  filename = argv[1];


  /* 打開驅動文件 */
  fd  = open(filename, O_RDWR);
  if(fd < 0){
    printf("Can't open file %s
", filename);
    return -1;
  }


  if(atoi(argv[2]) == 1){ 
    /* 從驅動文件讀取數據 */
    retvalue = read(fd, readbuf, 50);
    if(retvalue < 0){
      printf("read file %s failed!
", filename);
    }else{
      /*  讀取成功，打印出讀取成功的數據 */
      printf("read data:%s
",readbuf);
    }
  }


  if(atoi(argv[2]) == 2){
    /* 向設備驅動寫數據 */
    memcpy(writebuf, usrdata, sizeof(usrdata));
    retvalue = write(fd, writebuf, 50);
    if(retvalue < 0){
      printf("write file %s failed!
", filename);
    }
  }


  /* 關閉設備 */
  retvalue = close(fd);
  if(retvalue < 0){
    printf("Can't close file %s
", filename);
    return -1;
  }


  return 0;
}

Makefile文件

KERNELDIR := /home/noah/linux/nxp/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga
CURRENT_PATH := $(shell pwd)
obj-m := chrdevbase.o


build: kernel_modules


kernel_modules:
  $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules
clean:
  $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean

相關解析：

第 1 行，KERNELDIR 表示開發板所使用的 Linux 內核源碼目錄，使用絕對路徑，大家根據自己的實際情況填寫即可。
第2行，CURRENT_PATH表示當前路徑，直接通過運行“pwd”命令來獲取當前所處路徑。
第 3 行，obj-m 表示將 chrdevbase.c 這個文件編譯為 chrdevbase.ko 模塊。
第 8 行，具體的編譯命令，后面的 modules 表示編譯模塊，-C 表示將當前的工作目錄切換到指定目錄中，也就是 KERNERLDIR 目錄。M 表示模塊源碼目錄，“make modules”命令中加入 M=dir 以后程序會自動到指定的 dir 目錄中讀取模塊的源碼并將其編譯為.ko 文件。

4、編譯驅動

直接使用make命令會報錯的，因為kernel中沒有指定編譯器和架構，使用了默認的x86平臺編譯報錯。

5、修改內核的Makefile文件

直接定義ARCH和CROSS_COMPILE 這兩個的變量值為 arm 和 arm-linux-gnueabihf-

6、再次編譯驅動

編譯通過，會生成不少編譯文件；

7、編譯應用程序

應用程序只有一個文件，在ubuntu對應文件夾，直接輸入指令進行編譯：

arm-linux-gnueabihf-gcc chrdevbaseApp.c -o chrdevbaseApp

8、SD卡啟動系統

插入SD卡，把撥碼開關調到SD卡啟動，然后ping一下網關，確認網絡通暢才能繼續的進行，如果ping不通就請看看前幾節；

9、啟動內核

在uboot界面輸入下面指令啟動系統，

tftp80800000zImage
tftp 83000000 imx6ull-14x14-evk.dtb
bootz 80800000 - 83000000

10、創建目錄并復制驅動文件

檢查開發板根文件系統中有沒有“/lib/modules/4.1.15”這個目錄，如果沒有的話自行創建。注意，“/lib/modules/4.1.15”這個目錄用來存放驅動模塊，使用modprobe 命令加載驅動模塊的時候，驅動模塊要存放在此目錄下?！?lib/modules”是通用的，不管你用的什么板子、什么內核，這部分是一樣的。

將 chrdevbase.ko 和 chrdevbaseAPP 復制到 rootfs/lib/modules/4.1.15 目錄中：

11、加載設備驅動

自制的根文件系統，有些命令是不支持的；

//加載驅動
insmodchrdevbase.ko
// 查看驅動
lsmod
// 指令查看devices信息
cat/proc/devices

效果如下圖：

12、創建設備節點文件

驅動加載成功需要在/dev 目錄下創建一個與之對應的設備節點文件，應用程序就是通過操作這個設備節點文件來完成對具體設備的操作。輸入如下命令創建/dev/chrdevbase 這個設備節點文件：

mknod /dev/chrdevbase c 200 0

其中“mknod”是創建節點命令，“/dev/chrdevbase”是要創建的節點文件，“c”表示這是個字符設備，“200”是設備的主設備號，“0”是設備的次設備號。創建完成以后就會存在/dev/chrdevbase 這個文件，可以使用“ls /dev/chrdevbase -l”命令查看，結果如圖：

13、驗證讀寫

使用 chrdevbaseApp 軟件操作 chrdevbase 這個設備，看看讀寫是否正常，首先進行讀操作，輸入如下命令：

//讀
./chrdevbaseApp /dev/chrdevbase 1
// 寫
./chrdevbaseApp /dev/chrdevbase 2

相關解析：

三個參數“./chrdevbaseApp”、“/dev/chrdevbase”和“1”，這三個參數分別對應 argv[0]、argv[1]和 argv[2]。

第一個參數表示運行 chrdevbaseAPP 這個軟件，

第二個參數表示測試APP要打開/dev/chrdevbase這個設備。

第三個參數就是要執行的操作，1表示從chrdevbase中讀取數據，2 表示向 chrdevbase 寫數據。

效果如下：

14、卸載驅動模塊

如果不再使用某個設備的話可以將其驅動卸載掉，命令如下：

// 卸載chrdevbase.ko
rmmod chrdevbase.ko
// 查看驅動
lsmod

至此，chrdevbase 這個設備的整個驅動就驗證完成了，驅動工作正常。

審核編輯：湯梓紅