RK3568驅動指南｜第二篇 字符設備基礎-第12章 字符設備驅動框架實驗

瑞芯微RK3568芯片是一款定位中高端的通用型SOC，采用22nm制程工藝，搭載一顆四核Cortex-A55處理器和Mali G52 2EE 圖形處理器。RK3568 支持4K 解碼和 1080P 編碼，支持SATA/PCIE/USB3.0 外圍接口。RK3568內置獨立NPU，可用于輕量級人工智能應用。RK3568 支持安卓 11 和 linux 系統，主要面向物聯網網關、NVR 存儲、工控平板、工業檢測、工控盒、卡拉 OK、云終端、車載中控等行業。

第12章 字符設備驅動框架實驗

下面對前面三個章節進行總結，首先驅動向Linux內核進行設備號申請，之后的字符設備注冊時，會對申請的設備號進行使用。而Linux 內核會將字符設備抽象成一個具體的struct cdev結構體，該結構體記錄了字符設備的字符設備號、內核對象等信息，cdev_init(…)函數對結構體進行初始化之后，cdev_add(…)函數將設備號和cdev結構體進行鏈接，這時設備號才真正指向了內核中注冊的設備。設備注冊成功之后，此時還不能對字符設備進行文件操作，所以需要設備節節點來充當內核和用戶層通信的橋梁，至此，前面三個章節就總結完成了，以上步驟并沒有涉及到操作設備文件，本章節將對字符設備框架進行最終的完善。

12.1 文件操作集簡介

在進行注冊字符設備實驗章節中，使用cdev_init(…)函數對struct cdev結構體類型變量和struct file_operations結構體類型變量相鏈接，struct file_operations結構體就是把系統調用和驅動程序關聯起來的關鍵數據結構。該結構體的每一個成員都對應著一個系統調用，讀取file_operation中相應的函數指針，接著把控制權轉交給函數，從而完成了Linux設備驅動程序的工作。

file_operations結構體定義在“內核源碼/include/linux/fs.h”文件中，下面對部分常用函數進行說明：

struct module *owner;

owner是第一個 file_operations 成員，它并不是一個操作, 而一個指向擁有該結構的模塊的指針，避免正在操作時被卸載，一般為初始化為THIS_MODULES (在 <linux/module.h> 中定義的宏)

ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);

read函數指針用來從設備中同步讀取數據，讀取成功返回讀取的字節數。與應用程序中的 read函數對應。

ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);

write函數指針用來發送數據給設備. 寫入成功返回寫入的字節數。與應用程序中的write函數對應。

long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);

unlocked_ioctl函數指針提供對于設備的控制功能，與應用程序中的ioctl函數對應。

int (*open) (struct inode *, struct file *);

open函數指針用于打開設備,與應用程序中的open函數對應。

int (*release) (struct inode *, struct file *);

release函數指針在file結構體釋放時被調用

至此對于file_operations文件操作集的部分常用函數就介紹完了，填充了部分常用函數的 file_operations結構體如下（圖12-1）所示：

static struct file_operations cdev_fops_test = {

.owner = THIS_MODULE,//將owner字段指向本模塊，可以避免在模塊的操作正在被使用時卸載該模塊

.open = chrdev_open,//將open字段指向chrdev_open(...)函數

.read = chrdev_read,//將open字段指向chrdev_read(...)函數

.write = chrdev_write,//將open字段指向chrdev_write(...)函數

.release = chrdev_release,//將open字段指向chrdev_release(...)函數

};//定義file_operations結構體類型的變量cdev_test_ops

會在下個小節進行字符設備驅動框架實驗代碼的編寫，在上一章節實驗的基礎上加入file_operations結構體，并通過應用程序對字符設備驅動進行文件操作測試。

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