0. 导语
在上一篇博客里面，基于 OMAPL138 的字符驱动_GPIO 驱动 AD9833(一)之 ioctl 中使用 #include <linux/miscdevice.h> 中的 miscdevice 机制，在呢篇博客中使用宋宝华的 Linux 驱动设备中提供的 cdev 机制完成注册，
根据参考文献 [1] 中所说：
misc 设备其实也是字符设备，主不过 misc 设备驱动在字符设备的基础上又进行了一次封装，使用户可以更方便的使用。
在本次实验中确实印证了使用 cdev 比较复杂，且加载 ko 模块驱动之后还需要查看设备号，手动 mknod 节点，而且在卸载驱动的时候也是非常繁琐的，但在这里本着学习的目的也进行了实验，后续的开发会使用 miscdevice 机制而不使用 cdev 机制
本次实验主要针对字符设备的：
- cdev 注册设备
- read 函数的使用
- write 函数的使用
在上一篇博客基于 OMAPL138 的字符驱动_GPIO 驱动 AD9833(一)之 ioctl，只能用 ioctl 函数进行一个字节的幻数进行指令通信，但无法传输类似于设置频率指令。如果传递这样的参数，只需要使用 write 和 read 函数完成数据的传递。
1. cdev 的使用
cdev 的定义
cdev 的定义信息包含在 #include <linux/cdev.h> 头文件中，需要使用 cdev 当然要定义 cdev 的结构体了，我们将 cdev 的信息定义在了我们的设备定义 struct ad9833 下。
AD9833 结构体定义：
struct ad9833_t {
struct ad9833_hw_t hw;
struct ad9833_t *self;
enum ad9833_wavetype_t wave_type;
struct cdev cdev;
unsigned char mem[AD9833_SIZE];
unsigned int delay;
void (*write_reg) (AD9833 *self, unsigned int reg_value);
void (*init_device) (AD9833 *self);
void (*set_wave_freq)(AD9833 *self , unsigned long freqs_data);
void (*set_wave_type)(AD9833 *self, enum ad9833_wavetype_t wave_type);
void (*set_wave_phase)(AD9833 *self, unsigned int phase);
void (*set_wave_para)(AD9833 *self, unsigned long freqs_data, unsigned int phase, enum ad9833_wavetype_t wave_type);
};
结构体内的 struct cdev cdev 就为我们使用的 cdev 目的就是向 Linux 内核申请自己的位置。
创建主设备号和次设备号
使用 cdev 需要向内核申请一个空间，则需要有一个主设备号提交给内核，我们可以使用 Linux 内核提供的一套宏函数来进行设备好的申请。通常的做法在设备 init 的函数里面。
MK_MAJOR(major, minor); major 主设备号和 minor 次设备号，同款型的第二个设备次设备就是 2 以此类推。
#define AD9833_MAJOR 230
dev_t devno;
devno = MKDEV(AD9833_MAJOR, 0);
这个号码在我们 mknod 的时候比如，#mknod /dev/AD9833-ADI c 230 0 这个地方就会用到了。
cdev 注册
int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned int size, const char *name);
int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count);
两个函数完成注册，第一个用于已知设备号的情况下，alloc 那个用于未知设备号的，他会帮你分配设备号码。这里我们当然使用 register_chrdev_region，里面第一个参数 dev_t from 就是我们上一个定义的 dev_t devno = MKDEV(..)那个。
cdev 初始化程序
dev_t devno;
static int __init ad9833_dev_init(void)
{
int i,ret;
int index_minor = 0;
int mk_major;
/*
* cdev alloc and release device code.
* */
devno = MKDEV(ad9833_major, index_minor);
mk_major = MKDEV(ad9833_major, 0);
if(ad9833_major) {ret = register_chrdev_region( devno, 1, DRV_NAME);
}else {ret = alloc_chrdev_region( &devno, 0, 1, DRV_NAME);
ad9833_major = MAJOR(devno);
}
if(ret < 0) {printk(DRV_NAME "\t cdev alloc space failed.\n");
return ret;
}
/*
* AD9833 new device
* */
printk(DRV_NAME "\tApply memory for AD9833.\n");
ad9833 = ad9833_dev_new();
if(!ad9833) {
ret = -ENOMEM;
printk(DRV_NAME "\tad9833 new device failed!\n");
goto fail_malloc;
}
/*
* AD9833 init gpios.
* */
printk(DRV_NAME "\tInititial GPIO\n");
for (i = 0; i < 3; i ++) {ret = gpio_request( ad9833_gpios[i], "AD9833 GPIO" );
if(ret) {printk("\t%s: request gpio %d for AD9833 failed, ret = %d\n", DRV_NAME,ad9833_gpios[i],ret);
return ret;
}else {printk("\t%s: request gpio %d for AD9833 set succussful, ret = %d\n", DRV_NAME,ad9833_gpios[i],ret);
}
gpio_direction_output(ad9833_gpios[i],1 );
gpio_set_value(ad9833_gpios[i],0 );
}
/*
* cdev init.
* */
cdev_init(&ad9833->cdev, &ad9833_fops);
ad9833->cdev.owner = THIS_MODULE;
ret = cdev_add(&ad9833->cdev, mk_major,1);
if(ret) {printk( KERN_NOTICE "Error %d adding ad9833 %d", ret, 1);
return ret;
}
//ret = misc_register(&ad9833_miscdev);
printk(DRV_NAME "\tinitialized\n");
return 0;
fail_malloc:
unregister_chrdev_region(mk_major,1);
return ret;
}cdev 的释放设备
rmmod 之后设备要进行释放，这个地方必须正确释放，否则我们下载安装模块的时候只能重启。void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count) ，进行设备的释放。
static void __exit ad9833_dev_exit(void)
{
int i;
for(i = 0; i < 3; i++) {gpio_free( ad9833_gpios[i] );
}
//misc_deregister(&ad9833_miscdev);
unregister_chrdev_region(devno,1);
}
cdev 设备的使命就完成了。
2. file read write 操作
需要在 file_operations 结构体里面指定 read 和 write 函数：
file_operations 结构体参数：
static struct file_operations ad9833_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.read = ad9833_driver_read,
.write = ad9833_driver_write,
.unlocked_ioctl = ad9833_ioctl,
};这里面 ad9833_driver_read 和 ad9833_driver_write 函数就指定了读写函数。这里有个对应问题，正常思维是用户的 write 函数对应内核驱动的 read 函数，用户的 read 函数对应内核驱动的 write 函数，但这里面，用户的 read 函数对应的是内核的 read 函数，用户的 write 函数也是对应内核的 write 函数。所以，当用户写应用程序 write 数据的时候，我们应该在 ad9833_write 函数里面读取这个数据处理，当对方 read 的时候，我们需要在 ad9833_read 里面进行处理 read 事件。
read 函数
static ssize_t
ad9833_driver_read(struct file *filp, const char __user *buffer, size_t size, loff_t *f_pos)
{
unsigned long p = *f_pos;
unsigned int count = size;
int ret = 0;
if (p >= AD9833_SIZE)
return 0;
if (count > AD9833_SIZE - p)
count = AD9833_SIZE - p;
if (copy_to_user( buffer, ad9833->mem + p, count) ) {ret = -EFAULT;}else {
*f_pos += count;
ret = count;
printk(DRV_NAME "\tread %u bytes from %lu\n", count, p);
}
return ret;
}
这里有个特殊的处理，copy_to_user 函数，对于用户传递进来的指针，对其直接进行读取写入很危险的，所以这里使用 copy_to_user 把数据传递给用户，比较安全。
write 函数
static ssize_t
ad9833_driver_write(struct file *filp, const char __user *buffer, size_t size, loff_t *f_pos)
{
unsigned long p = *f_pos;
unsigned int count = size;
int ret = 0;
if (p >= AD9833_SIZE)
return 0;
if (count > AD9833_SIZE - p)
count = AD9833_SIZE - p;
memset(ad9833->mem,0, AD9833_SIZE);
if (copy_from_user( ad9833->mem + p, buffer, count) ) {ret = -EFAULT;}else {
*f_pos += count;
ret = count;
printk(DRV_NAME "\twrite %u bytes from %lu\n", count, p);
printk(DRV_NAME "\tRecv: %s \n", ad9833->mem + p);
printk(DRV_NAME "\tSet freq is: %d \n", simple_strtol(ad9833->mem + p,"str",0) );
ad9833->set_wave_freq(ad9833, simple_strtol(ad9833->mem + p,"str",0) );
}
return ret;
}同理，直接操作用户传递进来的指针，很危险的，在 write 函数里 copy_from_user 进行数据转移交换，完成处理。这个 write 函数里面，用户通过 write 函数向驱动写入指令信息，然后解析出来，得到频率控制字，完成运算。
运行程序
把内核文件 uImage 拷贝到目标板子，把 ad9833.ko 文件也拷贝到目标板。
1) 加载驱动
#insmod ad9833.ko
2) 查看驱动挂载情况
#cat /proc/devices
3) 制作设备节点
#mknod /dev/AD9833-ADI c 230 0
就可以看见 /dev/AD9833-ADI 的节点了。
4) 运行测试程序
/*
CROSS=arm-none-linux-gnueabi-
all: ad9833_test
ad9833_test: ad9833_test.c
$(CROSS)gcc -o ad9833_test.o ad9833_test.c -static
clean:
@rm -rf ad9833_test *.o
* */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#define AD9833_MAGIC 'k'
#define CMD_TYPE_SIN _IO(AD9833_MAGIC, 0)
#define CMD_TYPE_TRI _IO(AD9833_MAGIC, 1)
#define CMD_TYPE_SQE _IO(AD9833_MAGIC, 2)
const char dev_path[]="/dev/AD9833-ADI";
int main(int argc , char *argv[])
{
int fd = -1, i = 0;
printf("ad9833 test program run....\n");
fd = open(dev_path, O_RDWR|O_NDELAY); // 打开设备
if (fd < 0) {printf("Can't open /dev/AD9833-ADI\n");
return -1;
}
printf("open device.\n");
if(strcmp(argv[1],"1") == 0 ) {ioctl(fd, CMD_TYPE_SIN, 5);
printf("argc = %d,sine wave = %s \n", CMD_TYPE_SIN, argv[1]);
}else if(strcmp(argv[1],"2") == 0 ) {ioctl(fd, CMD_TYPE_TRI, 1);
printf("argc = %d,tri wave = %s \n", CMD_TYPE_TRI,argv[1]);
}else{ioctl(fd, CMD_TYPE_SQE, 1);
printf("argc = %d,sqe wave = %s \n", CMD_TYPE_SQE, argv[1]);
}
write(fd, argv[2], strlen(argv[2]));
printf("argc = %d\n", argc);
close(fd);
return 0;
}编译成.o 文件运行：
#mknod /dev/AD9833-ADI c 230 0
得到效果。
源代码下载
链接: https://pan.baidu.com/s/1lioL… 密码: 5ptq
参考文献
[1] xiaobu1990, [linux 字符设备和 misc 设备
](https://blog.csdn.net/xiaobu1… 2014 年 10 月 15 日