如何在Linux中编写驱动程序？

编写 linux 驱动需深入理解硬件、内核 API，掌握 C 语言及调试方法。

在Linux系统下编写驱动程序是一个复杂但非常有价值的过程，本文将详细介绍如何在Linux环境下编写一个简单的字符设备驱动，并解释其中的关键步骤和概念。

准备工作

在开始编写驱动之前，需要确保你的开发环境已经准备好，你需要以下工具和资源：

一个Linux发行版（如Ubuntu、Fedora等）

GCC编译器

Makefile构建工具

Linux内核源码或内核头文件

创建设备驱动的基本结构

Linux设备驱动通常包括以下几个关键部分：

1、模块初始化函数：这是驱动的入口点，用于注册设备和进行必要的初始化。

2、模块退出函数：用于注销设备，释放资源。

3、文件操作函数：定义设备文件的操作方法，如打开、关闭、读、写等。

4、设备号和设备名称：每个设备驱动都需要一个唯一的设备号和名称。

示例代码

下面是一个简单的字符设备驱动的示例代码，这个示例实现了一个基本的字符设备，用户可以通过它进行简单的读写操作。

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/cdev.h>
// 定义设备名
#define DEVICE_NAME "simple_char_device"
// 定义设备号
static int major_num;
static struct class* char_class = NULL;
static struct device* char_device = NULL;
// 实现文件操作函数
static int device_open(struct inode *inode, struct file *file) {
    printk(KERN_INFO "Device opened
");
    return 0;
}
static int device_release(struct inode *inode, struct file *file) {
    printk(KERN_INFO "Device closed
");
    return 0;
}
static long device_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg) {
    switch (cmd) {
        case 1: // 示例命令1
            printk(KERN_INFO "Command 1 executed
");
            break;
        case 2: // 示例命令2
            printk(KERN_INFO "Command 2 executed
");
            break;
        default:
            return -EINVAL;
    }
    return 0;
}
static const struct file_operations fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = device_open,
    .release = device_release,
    .unlocked_ioctl = device_ioctl,
};
// 初始化模块
int init_module(void) {
    printk(KERN_INFO "Initializing simple character device
");
    // 动态分配设备号
    major_num = register_chrdev(0, DEVICE_NAME, &fops);
    if (major_num < 0) {
        printk(KERN_ALERT "Registering char device failed with %d
", major_num);
        return major_num;
    }
    printk(KERN_INFO "I was assigned major number %d. To test, create a dev file with
", major_num);
    printk(KERN_INFO "'mknod /dev/%s c %d 0'.
", DEVICE_NAME, major_num);
    // 注册设备类和设备
    char_class = class_create(THIS_MODULE, DEVICE_NAME);
    if (IS_ERR(char_class)) {
        unregister_chrdev(major_num, DEVICE_NAME);
        printk(KERN_ALERT "Failed to register device class
");
        return PTR_ERR(char_class);
    }
    char_device = device_create(char_class, NULL, MKDEV(major_num, 0), NULL, DEVICE_NAME);
    if (IS_ERR(char_device)) {
        class_destroy(char_class);
        unregister_chrdev(major_num, DEVICE_NAME);
        printk(KERN_ALERT "Failed to create the device
");
        return PTR_ERR(char_device);
    }
    printk(KERN_INFO "Device class and device created
");
    return 0;
}
// 清理模块
void cleanup_module(void) {
    printk(KERN_INFO "Cleaning up module
");
    device_destroy(char_class, MKDEV(major_num, 0));
    class_unregister(char_class);
    class_destroy(char_class);
    unregister_chrdev(major_num, DEVICE_NAME);
}
MODULE_LICENSE("GPL");

编译和加载驱动

要编译这个驱动，需要一个Makefile文件：

obj-m += simple_char_device.o
all:
	make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) modules
clean:
	make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) clean

运行make命令编译驱动模块，然后使用sudo insmod simple_char_device.ko加载模块，可以使用dmesg命令查看内核日志，确认驱动是否正确加载。

测试驱动

加载驱动后，可以创建一个设备文件来测试：

sudo mknod /dev/simple_char_device c <major_number> 0

然后可以使用echo和cat命令对设备文件进行读写测试。

echo "test data" > /dev/simple_char_device
cat /dev/simple_char_device

常见问题解答（FAQs）

Q1: 如何卸载驱动模块？

A1: 使用sudo rmmod simple_char_device命令卸载驱动模块，如果设备文件仍然存在，可以使用sudo rm /dev/simple_char_device删除设备文件。

Q2: 如果驱动模块无法正确加载怎么办？

A2: 如果驱动模块无法正确加载，首先检查内核日志（使用dmesg命令），查找错误信息，常见的问题包括设备号冲突、文件操作函数实现错误等，根据错误信息进行相应的修改和调试。

通过以上步骤，你应该能够成功编写和测试一个简单的Linux字符设备驱动，希望这篇文章对你有所帮助！

各位小伙伴们，我刚刚为大家分享了有关“linux写驱动”的知识，希望对你们有所帮助。如果您还有其他相关问题需要解决，欢迎随时提出哦！