Linux字符设备驱动详解(linux的字符设备驱动)

作为计算机操作系统之一，Linux系统在开源社区中拥有着广泛的应用和使用人群。而在Linux系统中，字符设备驱动作为一种重要的设备驱动类型，负责管理和控制字符设备，是Linux系统不可或缺的一部分。

一、Linux字符设备驱动的概念和作用

字符设备驱动是一种Linux内核中设备驱动程序的一种类型，它负责管理和控制字符设备。所谓字符设备，指的是类似于字符终端、打印机等设备，它们以字符为单位进行数据的读取和写入。而与之相对应的是块设备，块设备以块为单位进行数据的读取和写入，如硬盘、光驱等设备。

字符设备驱动的作用，主要是在Linux系统中屏蔽用户程序和硬件之间的接口，使得用户程序可以通过系统调用的方式与设备进行交互，而不需要深入了解硬件的底层操作。另外，字符设备驱动也负责保证设备的稳定性和可靠性，以及对硬件进行适当的管理和优化。

二、Linux字符设备驱动的实现方法

Linux字符设备驱动的实现方法主要有两种，一种是注册一个misc设备，另一种是注册一个常规字符设备。

对于注册misc设备的方式，其主要步骤如下：

1. 编写设备驱动程序，实现相应的file_operations结构体中的open, release, read和write等函数；

2. 在驱动程序中创建一个miscdevice结构体，并设置其中的fops字段为上述提到的file_operations结构体，以及它所对应的设备名和设备的主设备号；

3. 在驱动程序中调用misc_register函数来注册miscdevice结构体，从而成功注册一个misc设备。

而对于注册常规字符设备的方式，其步骤相对于较为繁琐，将其简述如下：

1. 编写设备驱动程序，实现相应的file_operations结构体中的open, release, read和write等函数；

2. 在驱动程序中调用alloc_chrdev_region函数来动态分配设备号，或使用register_chrdev函数直接注册已知的设备号；

3. 在驱动程序中创建一个字符设备的设备文件，调用cdev_init函数初始化cdev结构体，并将其与驱动程序中定义的file_operations结构体关联；

4. 在驱动程序中调用cdev_add函数来将字符设备的设备文件添加到内核中；

5. 在驱动程序中注册设备类，调用class_create函数来创建一个设备类，再调用device_create函数来创建设备节点。

通过以上步骤，即可在Linux系统中成功注册一个字符设备驱动。

三、Linux字符设备驱动中的重要函数

在Linux字符设备驱动中，有一些重要的函数需要开发者掌握。其中最常用的函数，包括：

1. file_operations结构体中的open、release、read和write函数，open和release函数分别用于打开和关闭设备文件，read和write函数分别用于读取和写入设备文件中的数据；

2. miscdevice结构体中的misc_register和misc_deregister函数，用于注册和注销misc设备；

3. cdev结构体中的cdev_init、cdev_add和cdev_del函数，用于初始化、添加和删除字符设备的设备文件。

在具体开发时，开发者需要根据实际需求选择不同的函数，以实现不同的功能。

四、Linux字符设备驱动的调试方法

由于字符设备驱动的开发难度较高，因此调试也是一个重要的环节。Linux字符设备驱动的调试方法主要有两种：一种是使用printk函数来输出调试信息；另一种是使用gdb调试器进行在线调试。

对于使用printk函数来输出调试信息的方式，需要在驱动程序中添加打印信息的语句，通过输出相关信息，可以帮助开发者定位问题所在。而对于使用gdb调试器进行在线调试的方式，则需要在开发环境中进行相应的配置和设置，以便可对驱动程序进行单步调试、断点调试等操作。

选择合适的调试方法，可以帮助开发者快速定位和解决问题，提高开发效率。

五、Linux字符设备驱动的应用场景

Linux字符设备驱动的应用场景十分广泛，涵盖了硬件设备管理、网络通信、嵌入式设备和物联网等领域。例如，开发人员可以通过编写字符设备驱动程序，实现控制外设的GPIO、I2C、SPI等接口；也可以用于嵌入式设备开发中，以便控制和管理相关的硬件设备。

Linux字符设备驱动已成为嵌入式开发和物联网应用中必不可少的一部分，对于学习和掌握Linux系统开发来说，也是一个非常重要的知识点。

六、结语

本文主要介绍了Linux字符设备驱动的概念、实现方法、重要函数、调试方法和应用场景等方面。通过全面了解和掌握这些知识，能够帮助开发者更加深入地理解Linux系统中字符设备驱动的工作原理，提高设备驱动的开发效率和质量，以至于更好地应用于各个领域中。

相关问题拓展阅读：

• linux驱动有哪些
• linux简单字符设备驱动
• Linux驱动与设备节点简介 & Android内核与Linux内核的区别

linux驱动有哪些

1、将尘旁驱动程序文件bcm5700src.rpm复制到一个临时目录中，并在此目录中运行以下命令；

2、运行以下命令切换到驱动目录中；

3、此目录中会生成一个名字为bcm5700.spec的文件，运行以下命令对驱动程序进行编译；

4、运行以下命令切换到RPM目录中；

5、运行以下命令安装驱动程序；

6、运行以下命令加载驱动模块；

7、运行kudzu命令，系统会自动搜索到硬件，进行配置即可。

linux是文件型系统，在linux中，一切皆文件，所有硬件都会在对应的目录(/dev)下面用相应的文件表示。 文件系派渣橡统的linux下面，都有对于文件与这些设备关联的，访问这些文件就可以访问实际硬件。 通过访问文件去操作硬件设备，一切都会简单很多，不需要再调用各种复杂的接口。 直接读文件，写文件就可以向设备发送、接收数据。 按照读写存储数据方式，我们可以把设备分为以下几种：字符设备（character device）、块设备（Block device）和网络设备（ network interface）。

字符设备（character device）:指应用程序采用字符流方式访问的设备。这些设备节点通常为传真、虚拟终端和串口调制解调器、键盘之类设备提供流通信服务， 它梁世通常只支持顺序访问。字符设备在实现时，大多不使用缓存器。系统直接从设备读取/写入每一个字符。

块设备（Block device）:通常支持随机存取和寻址，并使用缓存器，支持mount文件系统。典型的块设备有硬盘、SD卡、闪存等，但此类设备一般不需要自己开发，linux对此提过了大部分的驱动。

网络设备（network interface）:是一种特殊设备，它并不存在于/dev下面，主要用于网络数据的收发。网络驱动同块驱动更大的不同在于网络驱动异步接受外界数据，而块驱动只对内核的请求作出响应。

上述设备中，字符设备驱动程序适合于大多数简单的硬件设备，算是各类驱动程序中最简单的一类，一般也是从这类驱动开始学习，然后再开始学习采用IIC、SPI等通讯接口的一些设备驱动。可以基于此类驱动调试LKT和LCS系列加密芯片。注意7位IIC地址是0x28。

linux简单字符设备驱动

也可肢咐以改成两历卖纯行：配芦

VirtualDisk_devp->count++;

filp->private_data = VirtualDisk_devp;

Linux驱动与设备节点简介 & Android内核与Linux内核的区别

驱动是内核的一部分，作为直接访问物理硬件的一个软件层，用于应用程序与物理硬件设备通信。内核包含多种驱动，如WIFI、USB、Audio、蓝牙、相机、显示驱动。

（1）设备驱动程序三类：字符设备驱动程序、块设备驱动程序、网络设备驱动程序；

（2）对应Linux三类设备：字符设备、块设备、网络设备；

（3）常见字符设备：鼠标、键盘、串口、控制台等；

（4）常见块设备：各种硬盘、flash磁盘、RAM磁盘等；

（5）网络设备(网络接口)：eth0、eth1，注：网络设备没有设备节点，应用程序通过Socket访问网络设备。由于网络设备面向报文，较难实现相关read、write等文件读写函数，所以驱动的实现也与字符设备和块设备不同。

Linux使用对文件一样的管理方式来管理设备，所有设备都以文件的形式存放在/dev目录下，系统中的每个字符设备或者块设备都必须为其创建一个设备文件，它包含了该设备的设备类型（块设备或字符设滚桥备）、设备号（主设备号和次设备号）以及设备访问控制属性等。设备节点通过

mknod

命令创建，也可以由Udev用户工具软件在系统启动后根据/sys目录下每个设备的实际信息创建，使用后一种方式可以为每个设备动态分配设备号。

Linux中设备节点通过“mknod”命令创建，创建时需要指定主设备号和次设备号，即指定对应的驱动程序和对应的物理设备（访问设备节点时就相当于通过其设备号访问驱动程序进而间接访问到物理设备）。主设备号用来区分不同种类的设备，而次设备号用来区分同一类大举猛型的多个设备。对于常用设备，Linux有约定俗成的编号，如硬盘的主设备号是3

理解：应用程序通过访问设备节点读取主设备号和次设备号，通过主设答枯备号找对应的驱动，通过次设备号对应到具体物理设备。注：1个驱动对应一类设备，并用唯一主设备号标识。

Linux支持的各种设备的主设备号定义在include/linux/major.h文件中，已经在官方注册的主设备号和次设备号在Documentation/devices.txt文件中。

Android系统更底层是Linux，并且在中间加上了一个Dalvik / ART的Java虚拟机，从表面层看是Android运行库。每个Android应用都运行在自己的进程上，享有Dalvik / ART虚拟机为它分配的专有实例，并支持多个虚拟机在同一设备上高效运行，虚拟机执行的是专有格式的可执行文件(.dex) – 该格式经过优化，以将内存好用降到更低。

Android内核和Linux内核的差别主要体现在如下11个方面：

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