（转） ok6410学习笔记（5.阻塞字符驱动）

论坛元老

Rank: 8 Rank: 8

UID: 852665

1^#

打印

字体大小: tT

bingchentiao发表于 2013-12-17 19:25 | 只看该作者

（转） ok6410学习笔记（5.阻塞字符驱动）

知识点, file

本节难点：1.重点在理解阻塞型设备驱动和内核信号量的区别，详细在内核信号量那节有说明。
2.理解本节的几个重要函数，驱动的结构。
本节知识点：细节知识点：1.在判断是否阻塞进程的时候，使用了while的好处是，可以避免wakeup唤醒的进程不是现在你想唤醒的进程，因为wakeup是唤醒等待队列中的一类进程，而不是一个。所以在wakeup的使用中要伴随着  阻塞条件的赋值(可能是全局变量也可能是file->private_data中的值)。在后面的国嵌实验例程中，能常看见一个进程一个等待队列，就是为了防止wakeup和一些中断信号唤醒了你不想唤醒的进程。
2.filp->f_flags与O_NONBLOCK  判断这个文件是否允许阻塞，不允许就不能wait  这个值是在应用层函数open中的flag参数中定义的。
驱动结构：1.用全局变量或者file->private_data指针中定义等待队列和阻塞条件
2.在module_init中初始化等待队列
3.在读函数中轮询判断阻塞条件，判断文件是否允许阻塞，wait使进程进入等待队列
4.在写函数中改变阻塞条件，wake_up唤醒等待队列中的进程
重点函数：1.定义等待队列 wait_queue_head_t q
2.初始化等待队列init_waitqueue_head(&q)
3.可以用宏完成以上两步 DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(q)
4.有条件睡眠wait_event(队列,条件)这个是不可中断的不推荐 wait_event_interruptible(队列，条件) wait_event_killable()
5.无条件睡眠sleep_on(q) interruptible_sleep_on(q)
6.唤醒函数wake_up(q) wake_up_interruptible(q)

注意事项：1.貌似定义阻塞调试的时候不能使用bool类型我用的gcc是没编译过  改成了int类型  编译通过
本节代码：memdev.c
[cpp] view plain copy

/**************************************************************************
文件名： memdev.c
日期： 2013/05/12 17:21
头文件： memdev.h
功能：简单字符驱动(开辟一块内存当做字符驱动进行读写) 此为驱动部分
环境： Redhat企业版5 内核版本2.6.18-53.el5
作者： Hao
流程： 1.分配设备号(a.静态申请 b.动态分配)
2.创建设备文件(a.手动创建mknod(需要设备号)注“设备名和设备文件名” b.自动创建)
3.设备注册(a.设备注册分配 b.设备注册初始化 c.设备注册添加)
4.实现file_operation中的函数
5.设备注销(cdev_del)
6.设备号注销
***************************************************************************/
#include <linux/module.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/slab.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/system.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include "memdev.h"
MODULE_AUTHOR("Hao");
MODULE_LICENSE("GPL");
static
int mem_major=MEMDEV_MAJOR; //定义主设备号(定义一个全局变量在read write memdev_exit中都能用 )
module_param(mem_major, int, S_IRUGO);//接收模块参数主设备号
struct mem_dev *mem_devp; //定义mem设备描述结构体指针
struct cdev c_dev; //设备注册分配替换了struct cdev *cdev_alloc() 全局变量都可以使用
int canRead=0;//这个值是进入等待队列的条件因为是read先运行所以应该是先让read阻塞
/**************************************************************************
函数名： mem_open
函数功能: 文件打开函数使private_data指向字符驱动模块
函数参数: inode存储文件物理信息的结构(包含设备号) file结构
函数返回值: 返回0为正常执行
***************************************************************************/
int mem_open(struct inode *inode,struct file *filp)
{
struct mem_dev *dev;
int num = MINOR(inode->i_rdev); //获得次设备号
if (num >= MEMDEV_NR_DEVS)
return -ENODEV; //判断是否次设备号不正确
dev = &mem_devp[num];
filp->private_data = dev; /*不是很了解private_data
宋宝华的linux设备驱动开发详解，93页写到私有数据指针private_data在设备驱动中背广泛使用，大多数指向设备驱动自定义用于描述设备的结构体。*/
return 0;
}
/**************************************************************************
函数名： mem_release
函数功能: 文件关闭函数
函数参数: inode存储文件物理信息的结构(包含设备号) file结构
函数返回值: 返回0为正常执行
***************************************************************************/
int mem_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
return 0;
}
/**************************************************************************
函数名： mem_read
函数功能: 文件读取函数
函数参数: struct file *filp(open的时候系统产生的结构，根据inode来的)
char __user *buf 存储读取数据的空间
size_t size 读取的大小 size_t应该就是typedef unsigned int的类型
loff_t *ppos 当前文件指针的位置
函数返回值: 返回ret 正常应该是size的值
***************************************************************************/
static ssize_t mem_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
{
unsigned long p = *ppos; //保存下文件指针的当前位置
unsigned int count=size;
int ret = 0;
struct mem_dev *dev = filp->private_data; //private_data是一个空指针用来接收各种数据的传递
if (p >= MEMDEV_SIZE) //判断文件指针是否有效
return 0;
if (count > MEMDEV_SIZE - p)//判断读取的大小是否比剩余的内存大小还大
count = MEMDEV_SIZE - p;
/***********************************************************************************/
/* 判断是否可以读及阻塞设备 */
/***********************************************************************************/
while(!canRead) //轮询判断是否是wakeup真的唤醒了而不是唤醒别的进程的附近操作判断阻塞条件
{
if (filp->f_flags & O_NONBLOCK) //判断文件是否不允许阻塞
{
return -EAGAIN;
}
wait_event_interruptible(dev->q, canRead); //可以中断的阻塞第一个参数是阻塞队列第二个参数是阻塞条件
}
/***********************************************************************************/
/***********************************************************************************/
canRead=0;
if (copy_to_user(buf, (void*)(dev->data + p), count))//把字符设备模块从内核空间拷贝到用户空间
{
ret = - EFAULT;
}
else
{
*ppos += count;
ret = count;
printk(KERN_EMERG "read %d bytes(s) from %ld\n", count, p);
}
return ret;
}
/**************************************************************************
函数名： mem_write
函数功能: 文件写函数
函数参数: 参数同read函数
注意：struct file *filp，char __user *buf和size_t size是内核从应用层api-fread中传递下来的
具体是怎么传递的不详看内核代码 Read_write.c
函数返回值: 返回size为正常执行
***************************************************************************/
static ssize_t mem_write(struct file *filp, const
char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
{
unsigned long p = *ppos;
unsigned int count = size;
int ret = 0;
struct mem_dev *dev = filp->private_data;
if (p >= MEMDEV_SIZE)//MEMDEV_SIZE为内存最大值
return 0;
if (count > MEMDEV_SIZE - p)
count = MEMDEV_SIZE - p;
if (copy_from_user(dev->data + p, buf, count)) //从应用程序的角度看写是从用户到内核
ret = - EFAULT;
else {
*ppos += count;// 不知道这里用filp->f_pos+=count行不行因为我觉得filp->f_pos和ppos是一个地址
ret = count;
printk(KERN_EMERG "written %d bytes(s) from %ld\n", count, p);
}
/***********************************************************************************/
/* 已经写入可以read了改变阻塞条件及wakeup */
/***********************************************************************************/
canRead=1;//改变阻塞条件让READ中的while跳出
wake_up_interruptible(&(dev->q)); //唤醒等待队列
return ret;
}
/**************************************************************************
函数名： mem_llseek
函数功能: 文件位置指针定位函数
函数参数: struct file *filp
loff_t offset偏移量
int whence 三种可能SEEK_SET SEEK_CUR SEEK_END
函数返回值: 返回0为正常执行
***************************************************************************/
static loff_t mem_llseek(struct file *filp, loff_t offset, int whence)
{
loff_t newpos; //定义中间变量
switch(whence) {
case 0: /* SEEK_SET */
newpos = offset;
break;
case 1: /* SEEK_CUR */
newpos = filp->f_pos + offset;
break;
case 2: /* SEEK_END */
newpos = MEMDEV_SIZE -1 + offset;
break;
default: /* can't happen */
return -EINVAL;
}
if ((newpos<0) || (newpos>MEMDEV_SIZE)) //判断newpos是否有效
return -EINVAL;
filp->f_pos = newpos; //赋值定位
return newpos;
}
static
const
struct file_operations mem_fops = //定义此字符设备的file_operations
{ //这里是对结构体整体赋值的方式
.owner = THIS_MODULE,
.llseek = mem_llseek, //函数名都可以自己定义都是函数指针
.read = mem_read,
.write = mem_write,
.open = mem_open,
.release = mem_release,
};
/**************************************************************************
函数名： memdev_init
函数功能: 内核模块入口函数
函数参数: 无
函数返回值: 返回0为正常执行返回result为设备号获取不成功
返回- ENOMEM为内存分配不成功
***************************************************************************/
static
int memdev_init()
{
int i;
int result;
dev_t dev_num=MKDEV(mem_major,0);//将主设备号和次设备号转换成32位的设备号给静态申请设备号用的
if(mem_major)
result=register_chrdev_region(dev_num,2,"newmemdev");//静态申请设备号为dev_num 2个设备设备名为“newmemdev”
else
{
result=alloc_chrdev_region(&dev_num,0,2,"newmemdev");//动态分配设备号设备名可以在/proc/devices文件中找与/dev路径找文件不同因为一个设备文件一个次设备号
mem_major = MAJOR(dev_num);//获得主设备号
}
if (result < 0)
{
return result; //判断动态分配是否成功不成功则退出函数
}
/*设备注册分配已经在前面完成了为全局变量*/
cdev_init(&c_dev,&mem_fops);//设备注册初始化将设备号dev_num和file_operation建立联系
c_dev.owner = THIS_MODULE;//*****************貌似可以屏蔽吧*********************
cdev_add(&c_dev,dev_num,2);//设备注册添加设备号为dev_num 设备数为2个
mem_devp = kmalloc(MEMDEV_NR_DEVS * sizeof(struct mem_dev), GFP_KERNEL);//开辟2个字符设备模块大小的空间
if (!mem_devp) /*判断是否分配内存成功*/
{
result = - ENOMEM;
goto fail_malloc;
}
memset(mem_devp, 0, MEMDEV_NR_DEVS * sizeof(struct mem_dev)); //将初始化2个字符设备模块大小的空间清零
for (i=0; i < MEMDEV_NR_DEVS; i++) //对字符设备模块结构赋值
{
mem_devp.size = MEMDEV_SIZE;
mem_devp.data = kmalloc(MEMDEV_SIZE, GFP_KERNEL);//因为data是指针所以继续对其开辟4k空间了
memset(mem_devp.data, 0, MEMDEV_SIZE);
init_waitqueue_head(&(mem_devp.q));//初始化等待列队
}
return 0;
fail_malloc: //如果内存分配不成功直接注销设备号
unregister_chrdev_region(dev_num, 1);/*但是不明白的是 1.为什么只注销一个次设备的设备号 2.为什么不先注销cdev_dev*/
return result;//虽然这里不懂但不深究了因为很少出现内存分配不成功的情况(在学习练习的时候)
}
/**************************************************************************
函数名： memdev_exit
函数功能: 内核模块退出函数
函数参数: 无
函数返回值: 无
***************************************************************************/
static
void memdev_exit(void)
{
cdev_del(&c_dev);//设备注销
kfree(mem_devp);//释放开辟的内存空间
/*这里貌似没有释放mem_devp.data的指针是不是应该kfree(mem_devp[1].data)*/
/*这里有一个问题就是那两个内存分配为什么要分配两次为什么释放一次我试过貌似第二次不分配也可以*/
unregister_chrdev_region(MKDEV(mem_major, 0), 2);//设备号注销
}
module_init(memdev_init);
module_exit(memdev_exit);

memdev.h
[cpp] view plain copy

/**************************************************************************
文件名：          memdev.c
日期：             2013/05/12 17:21
头文件：          memdev.h
功能：             简单字符驱动(开辟一块内存当做字符驱动进行读写) 此为驱动部分
环境：             Redhat企业版5  内核版本2.6.18-53.el5
作者：             Hao
流程：             1.分配设备号(a.静态申请  b.动态分配)
         2.创建设备文件(a.手动创建mknod(需要设备号)注“设备名和设备文件名”  b.自动创建)
         3.设备注册(a.设备注册分配  b.设备注册初始化  c.设备注册添加)
         4.实现file_operation中的函数
         5.设备注销(cdev_del)
         6.设备号注销
***************************************************************************/

#ifndef _MEMDEV_H_

#define _MEMDEV_H_

#ifndef MEMDEV_MAJOR

#define MEMDEV_MAJOR 251 /*预设的mem的主设备号*/

#endif

#ifndef MEMDEV_NR_DEVS

#define MEMDEV_NR_DEVS 2 /*设备数*/

#endif

#ifndef MEMDEV_SIZE

#define MEMDEV_SIZE 4096 /*开辟的内存大小*/

#endif

/*mem设备描述结构体*/

struct mem_dev
{
  char *data;
  unsigned long size;
  wait_queue_head_t q;//定义等待队列也可以定义成全局变量

};

#endif /* _MEMDEV_H_ */

app_write.c
[cpp] view plain copy

#include<stdio.h>

#include<string.h>

int main()
{
FILE *fp;
char buf[4096]="My frist char dev!!!";
fp=fopen("/dev/chardev0","r+");//字符设备文件名为chardev0  所以在/dev 路径中手动创建设备文件时候名字要一致

if (fp == NULL)
{
      printf("Open chardev0 Error!\n");
      return -1;
}
fwrite(buf,sizeof(buf),1,fp); //往字符驱动里面写"My frist char dev!!!"

printf("finish write!!\n");
return 0;
}

app_read.c
[cpp] view plain copy

#include<stdio.h>

#include<string.h>

int main()
{
FILE *fp;
char buf[4096]="I am is old buf!!!";
fp=fopen("/dev/chardev0","r+");//字符设备文件名为chardev0  所以在/dev 路径中手动创建设备文件时候名字要一致

if (fp == NULL)
{
      printf("Open chardev0 Error!\n");
      return -1;
}
fseek(fp,0,SEEK_SET);//位置清零

printf("finish seek!!\n");
strcpy(buf, "Buf is NULL!");//因为使用同一个buf所以要先清除原值

printf("buf: %s\n",buf);
fread(buf,sizeof(buf),1,fp);
printf("finish read!!\n");
printf("new read buf is %s\n",buf);
return 0;
}

收藏分享评分

回复引用

订阅 TOP

返回列表