[此贴子已经被linuxarm于2006-7-20 15:17:57编辑过]

一步步设计自己的驱动程序

实验目的：
通过一个简单的设备驱动的实现过程。学会Linux中设备驱动程序的编写

实验内容：
设计和实现一个虚拟命名管道(FIFO)的字符设备。写一个模块化的字符设备驱动程序

实验提示：
一、设备的功能
    设计和实现一个虚拟命名管道(FIFO)的字符设备。我们知道，管道是进程间通信的一种
方式：一个进程向管道中写数据，另一个进程从管道中读取数据，先写入的数据先读出。我
们的驱动程序要实现N(N=4)个管道，每个管道对应两个设备，次设备号是偶数的设备是只
写设备，次设备号是奇数的是只读设备。写入设备i（i是偶数）的字符可以从设备i+1读出。
这样，我们一共就需要2N 个次设备号。
    我们的目标是写一个模块化的字符设备驱动程序。设备所使用的主设备号可以从尚未分
配的主设备号中任选一个，/Documentation/devices.txt 记录了当前版本内核的主设备号分配
情况。如果设备文件系统(devfs)尚未激活，我们在加载模块之后，还必须用mknod 命令创
建相应的设备文件节点。
    如果FIFO 的写入端尚未打开，FIFO 中就不会有数据可读，所以此时试图从FIFO 中读
取数据的进程应该返回一个错误码。如果写入端已经打开，为了保证对临界区的互斥访问，
调用读操作的进程必须被阻塞。如果存在被阻塞的读者，在写操作完成后（或者关闭一个写
设备时）必须唤醒它。
    如果写入的数据太多，超出了缓冲区中空闲块的大小，调用写操作的进程必须睡眠，以
等待缓冲区中有新的空闲块。

二、设备的实现
1. 数据结构：
首先，我们要包含一些必要的头文件、宏和全局变量。
vfifo.c
#ifndef __KERNEL__
#define __KERNEL__
#endif
#ifndef MODULE
#define MODULE
#endif
#define __NO_VERSION__
#include<linux/config.h>
#include<linux/module.h>
#include<linux/kernel.h>
#include<linux/malloc.h>
#include<linux/fs.h>
#include<linux/proc_fs.h>
#include<linux/errno.h>
#include<linux/types.h>
#include<linux/fcntl.h>
#include<linux/init.h>
#include<asm/system.h>
#include<asm/uaccess.h>
#ifndef VFIFO_MAJOR
#define VFIFO_MAJOR 241
#endif
#ifndef VFIFO_NR_DEVS
#define VFIFO_NR_DEVS 4
#endif
#ifndef VFIFO_BUFFER
#define VFIFO_BUFFER 4000
#endif
#include<linux/devfs_fs_kernel.h>
devfs_handle_t vfifo_devfs_dir;
struct file_operations vfifo_fops;
int vfifo_major=VFIFO_MAJOR;
int vfifo_nr_devs=VFIFO_NR_DEVS;
int vfifo_buffer=VFIFO_BUFFER;
MODULE_PARM(vfifo_major,"i");
MODULE_PARM(vfifo_nr_devs,"i");
MODULE_PARM(vfifo_buffer,"i");
MODULE_AUTHOR("EBUDDY");

每个实际的FIFO 设备都对应于一个Vfifo_Dev{ }结构体。其中，rdq 是阻塞读的等待
队列，wrq 是阻塞写的等待队列，base 是所分配缓冲区的起始地址，buffersize 是缓冲区的
大小，len表示管道中已有数据块的长度，start 表示当前应该读取的缓冲区位置相对于base
的偏移量，即缓冲区起始数据的偏移量，readers和writers分别表示VFIFO 设备当前的读者
个数和写者个数，sem是用于互斥访问的信号量，r_handle和w_handle用于保存设备文件系
统的注册句柄，r_handle对应的是只读设备，w_handle对应的是同一管道的只写设备。具体
的定义如下所示：
vfifo.c
typedef struct Vfifo_Dev{
    wait_queue_head rdq,wrq;
    char* base;
    unsigned int buffersize;
    unsigned int len;
    unsigned int start;
    unsigned int readers,writers;
    struct semaphore sem;
    devfs_handle_t r_handle,w_handle;
}Vfifo_Dev;

       注销的工作相对简单。需要注意的是在卸载驱动程序之后要删除设备节点。如果设备节
点是在加载时创建的，可以写一个简单的脚本在卸载时删除它们。如果动态节点没有从/dev
中删除，就可能造成不可预期的错误：系统可能会给另一个设备分配相同的主设备号，这样
在打开设备时就会出错。
       我们可以看到在函数名前标有属性“__exit”，它的作用类似于“__init”，即使内建的
驱动程序忽略它所标记的函数。同样的，它对模块也没有影响。
vfifo.c
static void __exit vfifo_cleanup_module(void)
{
    int i;
    devfs_unregister_chrdev(vfifo_major,"vfifo");
    #ifdef VFIFO_DEBUG
        remove_proc_entry("vfifo",NULL);
    #endif
    if(vfifo_devices){
        for(i=0;i<vfifo_nr_devs;i++){
            if(vfifo_devices.base)
                kfree(vfifo_devices.base);
                devfs_unregister(vfifo_devices.r_handle);
                devfs_unregister(vfifo_devices.w_handle);
            }
            kfree(vfifo_devices);
            devfs_unregister(vfifo_devfs_dir);
        }
    }
}