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Linux字符设备驱动开发的详细步骤

news 来源：原创 2025/4/26 3:12:05

1. 确定主设备号

手动指定：明确设备号时，使用register_chrdev_region()静态申请（需确保未被占用）。
动态分配：通过alloc_chrdev_region()由内核自动分配主设备号（更灵活，推荐）。
```
dev_t dev; 
alloc_chrdev_region(&dev, 0, 1, "mydevice"); // 动态分配主设备号
```

2. 定义file_operations结构体

结构体作用：关联用户空间系统调用与驱动函数（如open/read/write）。

关键成员：

static struct file_operations fops = {.owner   = THIS_MODULE,  // 模块所有者标识.open    = drv_open,     // 设备打开函数.read    = drv_read,     // 数据读取函数.write   = drv_write,    // 数据写入函数.release = drv_release,  // 设备关闭函数
};

3. 实现驱动函数

需实现drv_open、drv_read、drv_write等函数，并处理硬件交互逻辑：

示例：open函数（初始化硬件或分配资源）：

static int drv_open(struct inode *inode, struct file *filp) {printk(KERN_INFO "Device opened\n");return 0;
}

数据传输函数：需通过copy_from_user()和copy_to_user()实现用户空间与内核空间的数据交换。

4. 注册驱动到内核

入口函数：通过module_init()指定驱动加载时的初始化函数：

static int __init mydrv_init(void) {// 注册字符设备，主设备号设为0表示自动分配int ret = register_chrdev(0, "mydevice", &fops);if (ret < 0) {printk(KERN_ERR "Register failed\n");return ret;}// 自动创建设备节点（后续补充）return 0;
}
module_init(mydrv_init);

出口函数：通过module_exit()指定驱动卸载时的清理函数：

static void __exit mydrv_exit(void) {unregister_chrdev(major, "mydevice");
}
module_exit(mydrv_exit);

5. 自动创建设备节点

使用class_create和device_create：

static struct class *dev_class;
static dev_t dev;static int __init mydrv_init(void) {// 创建设备类dev_class = class_create(THIS_MODULE, "mydevice_class");// 创建设备节点（/dev/mydevice）device_create(dev_class, NULL, dev, NULL, "mydevice");return 0;
}static void __exit mydrv_exit(void) {device_destroy(dev_class, dev); // 销毁节点class_destroy(dev_class);        // 销毁类
}

作用：用户空间可通过/dev/mydevice直接访问设备，无需手动mknod。

6. 其他完善步骤

错误处理：检查register_chrdev、class_create等函数的返回值，避免资源泄漏。
资源释放：在出口函数中释放所有申请的资源（如设备号、内存）。
兼容性：确保驱动代码与内核版本匹配，遵循内核编码规范。

总结流程图

驱动初始化（入口函数）
├─ 分配设备号（动态/静态）
├─ 初始化file_operations结构体
├─ 注册字符设备（register_chrdev）
├─ 创建设备类（class_create）
└─ 创建设备节点（device_create）驱动卸载（出口函数）
├─ 注销字符设备（unregister_chrdev）
├─ 销毁设备节点（device_destroy）
└─ 销毁设备类（class_destroy）

通过以上步骤，可完成一个完整的Linux字符设备驱动开发流程。具体实现需结合硬件特性调整函数逻辑（如中断处理、DMA操作）