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Linux驱动框架与杂项字符设备框架介绍

发布时间:2025-07-20

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1. linux下驱动框架介绍1.1 驱动框架分类

Linux系统下的驱动框架可以分为三大类型:

字符设备 - 块设备 - 存储设备(如SD卡和硬盘) - 网络设备(如网卡、无线和有线网络) - 字符设备和块设备会在/dev目录下生成设备节点。

网络设备则不会生成设备节点,但可以通过ifconfig命令查看。

字符设备的标准框架可以进一步细分为:

RTC设备驱动 - LCD屏设备驱动(帧缓冲设备框架) - 声卡设备驱动(音频设备) - 标准输入设备驱动(输入子系统框架) - 等等。内核提供的字符设备注册方式包括:

原生注册方式(最底层) - 早期设备注册方式(Linux 2.6版本) - 标准设备注册方式 - 杂项设备注册方式(例如温度传感器、湿度传感器、光照度传感器、门锁、LED灯、蜂鸣器等,使用字符设备框架编写)。

1.2 驱动框架代码模板示例代码:

#include 
#include 
static int __init tiny4412_hello_drv_init(void){
    printk("Hello 驱动注册-安装成功.\n");
    return 0;
}
static void __exit tiny4412_hello_drv_exit(void){
    printk("Hello 驱动注销成功.\n");
}
/*驱动入口*/
module_init(tiny4412_hello_drv_init);
/*驱动出口*/
module_exit(tiny4412_hello_drv_exit);
/*许可证*/
MODULE_LICENSE("GPL");

1.3 Makefile示例代码

KER_DRI=/home/wbyq/work/linux-3.5/linux-3.5
all:
    make -C $(KER_DRI) M=`pwd` modules
clean:
    make -C $(KER_DRI) M=`pwd` modules clean
obj-m += drv_hello.o

编译完成后,生成的驱动文件仍以.ko为后缀。

1.4 安装驱动过程

[root@wbyq ]#insmod drv_hello.ko [  435.765000] Hello 驱动注册-安装成功.
[root@wbyq ]#rmmod drv_hello.ko rmmod: can't change directory to '/lib/modules': No such file or directory
[root@wbyq ]#mkdir /lib/modules
[root@wbyq ]#rmmod drv_hello.ko rmmod: can't change directory to '3.5.0-FriendlyARM': No such file or directory
[root@wbyq ]#[root@wbyq ]#[root@wbyq ]#mkdir /lib/modules/3.5.0-FriendlyARM
[root@wbyq ]#rmmod drv_hello.ko [ 1024.225000] Hello 驱动注销成功.
[root@wbyq ]#insmod drv_hello.ko [ 1080.500000] Hello 驱动注册-安装成功.
[root@wbyq ]#lsmod
drv_hello 614 0 - Live 0xbf004000 (O)
[root@wbyq ]#modinfo drv_hello.ko modinfo: can't open '/lib/modules/3.5.0-FriendlyARM/modules.dep': No such file or directory
[root@wbyq ]#touch /lib/modules/3.5.0-FriendlyARM/modules.dep
[root@wbyq ]#modinfo drv_hello.ko filename:       drv_hello.ko
license:        GPL
depends:        
vermagic:       3.5.0-FriendlyARM SMP preempt mod_unload ARMv7 p2v8 
[root@wbyq ]#

驱动的安装方式包括:

动态安装(通过lsmod查看动态安装的驱动) - 静态安装(固化到内核中)。

  1. 杂项设备框架2.1 框架结构介绍

杂项字符设备的主设备号固定为10,主设备号范围为0到255,次设备号范围为0到255。

Linux内核通过设备号来寻找驱动节点。设备号由主设备号(区分类型)和次设备号(区分同类型的具体设备)组成。

主设备号包括10和240。

下面是查看串口设备节点和MMC设备节点的详细信息:

下面是杂项设备的模型图:

Linux系统中将无法分类的一些设备归类为杂项设备。杂项设备本身就是字符设备,但经过简单封装,注册调用更加简单。杂项设备(misc device)在嵌入式系统中使用较为普遍。

在Linux内核的include/linux目录下有Miscdevice.h文件,misc设备定义及其内核提供的相关函数在这里。

内核用struct miscdevice结构体来描述杂项设备:

struct miscdevice  {
    int minor;                       //次设备号,杂项设备的主设备号为10
    const char *name;                //设备的名称
    const struct file_operations *fops;   //文件操作
    /* 下面的成员是供内核使用,驱动编写不需要理会 */
    struct list_head list;      //misc_list的链表头
    struct device *parent;      //父设备
    struct device *this_device; //当前设备,是device_create的返回值
}; 

杂项设备结构中包含一个文件集合指针,当字符设备驱动安装成功后,应用层通过open函数打开这个设备文件,会访问到驱动层中文件集合对应的函数。

文件操作集合的模型图:

2.2 蜂鸣器驱动示例代码

这是蜂鸣器的驱动层示例代码,使用杂项设备框架编写:

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
static volatile unsigned int *GPD0CON=NULL;
static volatile unsigned int *GPD0DAT=NULL;
static int tiny4412_open(struct inode *my_indoe, struct file *my_file){
    printk("open ok\n");
    /*设置蜂鸣器为输出模式*/
    *GPD0CON &= ~(0xf 

应用层的代码:

#include 
int main(int argc,char**argv){
    int fd;
    fd=open("/dev/tiny4412_hello",2); //3  0 - 1 - 2
    if(fd

2.3 运行效果

标签:# 传感器  # 可以分为  # 串口  # 可以通过  # 会在  # 三大  # 不需要  # 目录下  # 在这里  # 应用层  # 这是  # linux  # 嵌入式系统  # Struct  # 指针  # 结构体  # misc  # include  # 封装  # 驱动安装  # ai  
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