基于linux内核的驱动开发
1 字符设备驱动框架
1.1字符设备
定义：只能以一个字节一个字节的方式读写的设备，不能随机的读取设备中中的某一段数据，读取数据需要按照先后顺序。（字符设备是面向字节流的）
常见的字符设备：鼠标 键盘 串口 控制台
块设备：可以从设备的任意位置读取一定长度数据的设备。
常见的块设备：硬盘 磁盘 光盘 U盘 SD卡 tf卡。。
1.2字符设备驱动框架
init流程：--》HelloModule
{
1 申请设备号（静态申请 动态申请）
2 创建一个字符设备
3 初始化字符设备
4 将设备号和字符设备关联起来
}
exit流程：--》HelloExit
{
1 删除字符设备
2 删除设备号
}
买车：
1 申请车牌号（静态申请 动态申请） 陕U.88888
2 买车
3 将车牌号和车关联起来
卖车：
1 卖车
2 注销车牌号
1.2.1设备号
定义：设备号是设备在内核中的身份和标识，是内核区分不同设备的唯一信息，设备号是由主设备号和次设备号构成，主设备号表示一类设备，次设备号表示该类设备中的某一个设备。
设备号：是一个32bit的无符号整数，高12bit是主设备号，低20bit是次设备号。
《linux/kdev_t.h》
#define MINORBITS 20
#define MINORMASK ((1U << MINORBITS) - 1)
#define MAJOR(dev) ((unsigned int) ((dev) >> MINORBITS))
#define MINOR(dev) ((unsigned int) ((dev) & MINORMASK))
#define MKDEV(ma,mi) (((ma) << MINORBITS) | (mi))
1.2.2申请设备号
申请设备号有两种方式：静态申请 动态申请
静态申请设备号：
int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name)
作用：静态申请设备号
from：设备号（由主次设备号构成）
count：子设备个数
*name：设备名称
返回值：0 成功 非0 失败
void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count)
作用：从内核中移除设备号
from：设备号（由主次设备号构成）
count：子设备个数
动态申请设备号：
int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count,
const char *name)
作用：动态申请设备号
*dev:指向设备号的指针
baseminor：子设备的第一个编号
count：子设备个数
*name：设备名称
返回值：0 成功 非0 失败
1.2.3创建字符设备
struct cdev *cdev_alloc(void)
作用：创建一块用于存放字符设备的空间
返回值：是指向创建成功的字符设备的指针
在Linux内核中用struct cdev来描述一个字符设备
struct cdev {
struct kobject kobj;--》内嵌的内核对象
struct module *owner;--》该字符设备所在的内核模块的对象指针
const struct file_operations *ops;--》指向操作字符设备的方法集
struct list_head list;--》用来将已向内核注册的所有字符设备形成链表
dev_t dev;--》设备号（由主设备号和次设备号构成）
unsigned int count;--》隶属于同一个主设备号的次设备个数
};
void cdev_del(struct cdev *p)
作用：删除字符设备
*p：指向字符设备的指针
1.2.4初始化字符设备--》绑定驱动方法
void cdev_init(struct cdev *cdev, const struct file_operations *fops)
作用：初始化字符设备
*cdev：指向字符设备的指针
*fops：指向操作字符设备的函数集的指针
1.2.5将字符设备和设备号关联
int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count)
作用：将字符设备和设备号关联，并将字符设备添加到内核中
*p：指向字符设备的指针
dev：设备号
count：子设备的个数
返回值：成功为0 失败非0
测试步骤：
1 sudo insmod hello.ko
2 dmesg |tail -->250 0
3 cat /proc/devices-->查看设备号 250 0
4 sudo mknod /dev/haha0 c 250 0
5 ls -l /dev/haha*--->查看创建字符设备文件
6 sudo ./test-->open hahao ok!
7 dmesg |tail-->helloopen/helloClose
8 sudo rmmod hello.ko
9 sudo rm /dev/haha0
区分字符设备驱动框架中使用的三个结构体：
struct file:代表内核中一个打开的文件。系统中每个打开的文件在内核中都有一个关联的struct file。
struct inode:用来记录文件在物理上的信息。它和打开文件struct file结构不同，一个文件可以对应多个struct file，但是只有一个struct inode.
struct file_operations:是内核给用户提供的驱动接口函数集，用户可以定义函数集中的任何驱动方法。（对于不支持的一般不写）
字符设备文件--》250 0<--字符设备(helloopen/helloclose)
mice----------->鼠标
sudo cat mice
2 实现用户空间和内核空间的数据拷贝
用户代码对字符设备的任何操作，最终都要落实到设备对应的底层操作函数上
内核空间--》用户空间 read-->HelloRead
用户空间--》内核空间 write--》HelloWrite
应用层 ：fd=open("/dev/haha0")
read(fd,)
close(fd)
驱动层：
增加HelloRead
ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
char g_buf[]="hellotest----";
ssize_t HelloRead(struct file *pFile,char __user *buf,size_t count,loff_t *p)
{
copy_to_user（buf,g_buf,count）;
}
unsigned long copy_to_user(void __user *to, const void *from,
unsigned long n)
作用：从内核空间向用户空间拷贝数据
*to：用户空间指针
*from：内核空间指针（数据源）
n：拷贝的字节数
copy_from_user
测试步骤:
1 sudo insmod hello.ko
2 dmesg |tail
3 sudo mknod /dev/haha0 c 250 0
4 ls -l /dev/hah*
5 sudo ./test-->查看是否读到数据？
6 sudo rmmod hello
7 sudo rm /dev/haha0