Linux字符设备驱动设计
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简介：
《Linux字符设备驱动设计》一书深入浅出地介绍了在Linux操作系统下开发和维护字符设备驱动程序的关键技术和方法。
Linux字符设备驱动程序的设计涉及在Linux系统内创建并实现此类驱动程序。这类驱动程序由一系列执行不同任务的函数组成，为用户提供访问设备的方法，并负责处理内核与硬件之间的数据交换。
设计一个有效的Linux字符设备驱动程序需要完成以下主要功能：
- 初始化设备：这通常包括调用`register_chrdev()`来注册字符设备。
- 提供各种服务给用户空间的应用程序
- 管理从内核到实际物理或虚拟设备的数据传输和接收
为了确保不同驱动间的函数名不冲突，建议在每个函数前加上以设备名称为标识的前缀。
此外，在Linux系统中，所有字符型及块型设备都需要通过建立相应的特殊文件来实现对它们的操作。这些文件通常位于`/dev`目录下，并且可以通过标准系统调用如open()、close()等进行操作。
初始化函数（init）是驱动程序的一部分，用于执行必要的启动任务，确保硬件准备就绪并注册到内核中以供使用。
```c
void mydev_init(void) {
if (register_chrdev(40, mydev, &mydev_fops)) {
TRACE_TXT((Device(40) driver registered error);
} else {
TRACE_TXT((Device(40) driver registered successfully);
}
}
```
基本入口点是`file_operations`结构体，该结构定义了驱动程序中函数的指针集合。这些函数涵盖了设备的各种操作。
```c
struct file_operations {
int (*lseek)();
int (*read)();
int (*write)();
// 其他成员省略...
};
```
对于字符型设备来说，典型的入口包括`open()`、`release()`、`read()`、`write()`和`ioctl()`等。
- `open()`: 当用户尝试打开一个特殊文件时被调用。
```c
int open(struct inode *inode, struct file *file) {
// 实现代码略
}
```
- `read()`: 用于从设备读取数据到缓冲区中。
```c
int read(struct file *file, char *buf, int count) {
// 实现代码略
}
```
- `write()`: 反之，它将用户空间的数据写入到指定的设备。
```c
int write(struct file *file, const char *buf, int count) {
// 实现代码略
}
```
- `ioctl()`：用于执行各种特定于硬件的操作。
```c
int ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg) {
// 实现代码略
}
```
- `release()`: 当设备不再被使用时，它负责清理资源并释放内存等资源。
```c
void release(struct inode *inode, struct file *file) {
// 实现代码略
}
```
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