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LINUX驱动开发中字符设备模型探究 　　摘 要：嵌入式LINUX内核虽小，功能却十分强大，而且软件资源较为丰富，在很多领域广受欢迎。设备驱动程序意义重大，在LINUX内核中占据着重要地位，是实现硬件设备和操作系统交互的关键。驱动程序为实现某设备的初始化而编写相应的初始化函数，当使用该设备时，通过访问相应的文件节点，编写过的函数便会提供应有的功能。本文主要分析了字符设备驱动程序。 关键词：嵌入式LINUX；字符设备模型；设备驱动程序 中图分类号：TP368 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 08-0000-01 一、LINUX系统设备驱动概念 为了将一些硬件细节隐藏，设置统一的编程接口，LINUX系统采用了设备驱动形式，该驱动形式能够在底层硬件不同的情况下，把具体的设备转化为抽象的设备文件。设备文件只是驱动访问的入口点，不会占用系统空间，通过设备文件，系统程序可完成对相关设备的各项操作。在LINUX系统中，主要有三种设备：（1）字符设备；（2）块设备；（3）网络设备。 二、设备驱动程序的组成 设备初始化函数是设备驱动程序编写的重点内容，能够实现设备的初始化，因此可将设备驱动程序看作是一组函数集合。驱动加载时，需用到入口函数initmodule（），主要负责结构体赋值及寄存器置位等初始化工作，设备注册是其最主要的工作，由字符设备通过函数register_chrdev（）完成注册。然后此设备便可获得主设备号和此设备号，同时实现和设备文件的连接。当需要卸载设备驱动时，应将相应的资源进行回收，并将寄存器值复位，同时将该设备注销。关于系统调用，则主要是对设备的各种操作，包括open、write、read及ioctl等。 可将设备驱动程序分作三部分，一为初始化子程序，主要负责所需硬件设备的检查工作，确定其是否处于正常状态。该部分只在初始化时使用；二为请求子程序，作为驱动程序的上半部分，主要是系统调用的结果；三为中断服务程序，是驱动程序的下半部分。 三、字符设备驱动程序及其注册卸载 （一）硬件驱动程序被调用时，应用程序只能借助统一的接口函数完成此项工作，而这个接口就是系统调用，每个系统调用都有一个与之相对应的函数。而对字符设备驱动程序而言，所有的函数都集中在一个file_operations类型的数据结构中，并且定义了普通文件I/O函数的入口。至于file_operations，则是在内核的include/linux/fs.h文件中定义。 通常来讲，字符设备程序编写的目的是为了各个具体的file_operations结构编写相应的函数，而很少会有驱动程序将其全部利用，通常只能利用一部分。字符设备需要的入口包括open（），release（），write（），read（），ioctl（）等。其中，open（）和ioctl（）是本文所需要的。 open（）函数，如果系统调用的是设备的特殊文件，需同时调用驱动程序的open（）函数：int（*open）（structinode*，structfile）； ioctl（）函数，它是一种具有特殊意义的控制函数，借助此函数可将控制信息传递给设备，也可以接收来自设备的信息，其原型为：int（*ioctl）（structinode*，structfile*，unsignedint，unsignedlong）. （二）在字符设备进行注册时，需要依据该函数完成：intregister_chrdev（unsignedintmajor，constchar*name，structfile_operation*fops）.当需要卸载时，入口点为cleanup_module函数，卸载函数为：intunregister_chrdev（unsignedintmajor，constchar*name）. 四、LED设备程序设计 将设备宏定义为LED设备，其主设备号的代码如下： #defineDEVICE_NAME?leds? #defineLED_MAJOR231 s3c2410_leds_fops是一种十分重要的结构，此处的open、ioctl分别被设置为s3c2410_leds_open、s3c2410_leds_ioctl函数，作用依次是对GPIO引脚进行初始化、设置GPIO的输出电平。 Staticints3c2410_led_open（structinode*inode，structfile*filp） { return0； } staticints3c2410_led_ioctl（structinode*inode，structfile*filp，uns