根据自己的理解，简单分析了一个字符设备驱动程序，该程序是用一块内存模拟设备！
程序代码如下：
mendev.c
#include <linux/module.h>#include <linux/types.h>#include <linux/fs.h>#include <linux/errno.h>#include <linux/mm.h>#include <linux/sched.h>#include <linux/init.h>#include <linux/cdev.h>#include <asm/io.h>#include <asm/system.h>#include <asm/uaccess.h>
#include "memdev.h"
static mem_major = MEMDEV_MAJOR;
module_param(mem_major, int, S_IRUGO);
struct mem_dev *mem_devp; /*设备结构体指针*/
struct cdev cdev; //定义了一个struct cdev 的设备为cdev,而不是由cdev_alloc分配
/*文件打开函数*/int mem_open(struct inode *inode, struct file *filp)/*struct inode和struct file是用来存储获取的信息的，系统每打开一个文件，在内核空间中就有一个与之关联的struct inode和struct file,struct inode和struct file中记录了文件的一些信息，以备别的函数使用。*/{ struct mem_dev *dev; /*获取次设备号*/ int num = MINOR(inode->i_rdev); //inode->i_rdev中即包含了主设备号又包含了次设备号， //由于创建设备文件时，会设置设备的主设备号和次设备号，如：mknod /dev/memdevo c 254 0 //当我们在应用程序中使用设备文件名打开设备文件时，如：fp0 = fopen("/dev/memdev0","r+")中 //在打开设备文件/dev/memdev0同时，我们的设备的主设备号和次设备号就会记录在struct inode *inode中， //这样通过与cdev_add中注册的主设备号相对比，如果匹配则就建立起了设备文件与对应设备驱动的关系。
if (num >= MEMDEV_NR_DEVS) return -ENODEV; dev = &mem_devp[num];
//取次级设备的首地址，就是我们两个设备虚拟其中的一个设备地址（也就是一块内存的首地址）。 //由于dev是根据num从数组mem_devp中获得的地址，而num又是根据inode->i_rdev获得的次设备号。 //而在mem_read可以访问到数组mem_devp，但访问不到num，因为num要依赖于struct inode *inode获得，而mem_read
//中 没有这一形参，但有与mem_open相同的形参struct file *filp，所以为了能在mem_read访问到mem_devp[num]， //程序在mem_open中将mem_devp[num]的值暂存在了truct file *filp的filp->private_data中， //这样men_read函数就可以通过访问struct file *filp的filp->private_data而获得mem_devp[num]的地址值，也即获得了次
//设备 的地址值，从而就可以对设备进行读操作了。 filp->private_data = dev; /*将设备描述结构指针赋值给文件私有数据指针*/ return 0; }
/*文件释放函数*/int mem_release(struct inode *inode, struct file *filp){ return 0;}
/*读函数*/static ssize_t mem_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos){ unsigned long p = *ppos; unsigned int count = size; int ret = 0; struct mem_dev *dev = filp->private_data; /*获得设备结构体指针*/
/*判断读位置是否有效*/ if (p >= MEMDEV_SIZE)//判断读的位置是否超过文件界限 return 0; if (count > MEMDEV_SIZE - p)//判断要读的数据量是不是比文件内的数据量多？ count = MEMDEV_SIZE - p;//如果多了，则改为实际的数值
/*读数据到用户空间*/ if (copy_to_user(buf, (void*)(dev->data + p), count)) { ret = - EFAULT; } else { *ppos += count; ret = count; printk(KERN_INFO "read %d bytes(s) from %d/n", count, p); }
return ret;}
/*写函数*/static ssize_t mem_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos){ unsigned long p = *ppos; unsigned int count = size; int ret = 0; struct mem_dev *dev = filp->private_data; /*获得设备结构体指针*/ /*分析和获取有效的写长度*/ if (p >= MEMDEV_SIZE) return 0; if (count > MEMDEV_SIZE - p) count = MEMDEV_SIZE - p; /*从用户空间写入数据*/ if (copy_from_user(dev->data + p, buf, count)) ret = - EFAULT; else { *ppos += count; ret = count; printk(KERN_INFO "written %d bytes(s) from %d/n", count, p); }
return ret;}
/* seek文件定位函数 */static loff_t mem_llseek(struct file *filp, loff_t offset, int whence){ loff_t newpos;
switch(whence) { case 0: /* SEEK_SET */ newpos = offset; break;
case 1: /* SEEK_CUR */ newpos = filp->f_pos + offset; break;
case 2: /* SEEK_END */ newpos = MEMDEV_SIZE -1 + offset; break;
default: /* can't happen */ return -EINVAL; } if ((newpos<0) || (newpos>MEMDEV_SIZE))//判断新位置是否在0--MEMDEV_SIZE范围之内 return -EINVAL; filp->f_pos = newpos; return newpos;
}
/*文件操作结构体*/static const struct file_operations mem_fops ={ .owner = THIS_MODULE, .llseek = mem_llseek, .read = mem_read, .write = mem_write, .open = mem_open,//按文件打开、读写顺序分析函数 .release = mem_release,};
/*设备驱动模块加载函数*/static int memdev_init(void){ int result; int i;
dev_t devno = MKDEV(mem_major, 0););
//MKDEV是将主设备号和次设备号转换为dev_t类型数据,即共同构造一个设备号（组合成32位的数）
/* 静态申请设备号*/ if (mem_major) result = register_chrdev_region(devno, 2, "memdev"); else /* 动态分配设备号 */ { result = alloc_chrdev_region(&devno, 0, 2, "memdev"); mem_major = MAJOR(devno); } if (result < 0) return result; /*为什么此处没有使用cdev_alloc分配struct cdev？* / /*初始化cdev结构:由于我们定义的struct cdev 设备是静态的分配的cdev（也就是一定义的时候就分配好静态内存了），所以此处没有用cdev_alloc分配struct cdev，如果定义为指针则就要使用cdev_alloc分配struct cdev*/ cdev_init(&cdev, &mem_fops); cdev.owner = THIS_MODULE; cdev.ops = &mem_fops; /* 注册字符设备 */ cdev_add(&cdev, MKDEV(mem_major, 0), MEMDEV_NR_DEVS);
//此时驱动程序就在内核中注册好了,而主设备号就与设备关联，从而将设备号和驱动关联。 /* 为设备描述结构分配内存*/ mem_devp = kmalloc(MEMDEV_NR_DEVS * sizeof(struct mem_dev), GFP_KERNEL);
//为所有的设备分配内存空间（两个设备分配空间） if (!mem_devp) /*申请失败*/ { result = - ENOMEM; goto fail_malloc; } memset(mem_devp, 0, sizeof(struct mem_dev)); /*为设备分配内存*/ for (i=0; i < MEMDEV_NR_DEVS; i++)
//因为我们是用内存模拟设备，所以要在内存中分配一块内存作为设备//又因为我们是模拟的2个设备，所以用for循环，分配2块内存 { mem_devp[i].size = MEMDEV_SIZE; mem_devp[i].data = kmalloc(MEMDEV_SIZE, GFP_KERNEL);
//data是设备的地址（而设备是一块内存），即data是这块内存的起始地址。 memset(mem_devp[i].data, 0, MEMDEV_SIZE); } return 0;
fail_malloc: unregister_chrdev_region(devno, 1); return result;}
/*模块卸载函数*/static void memdev_exit(void){ cdev_del(&cdev); /*注销设备*/ kfree(mem_devp); /*释放设备结构体内存*/ unregister_chrdev_region(MKDEV(mem_major, 0), 2); /*释放设备号*/}
MODULE_AUTHOR("David Xie");MODULE_LICENSE("GPL");
module_init(memdev_init);module_exit(memdev_exit);
