Linux字符设备驱动开发的详细步骤

1. 确定主设备号​​

• ​​手动指定​​：明确设备号时，使用register_chrdev_region()静态申请（需确保未被占用）。
• ​​动态分配​​：通过alloc_chrdev_region()由内核自动分配主设备号（更灵活，推荐）。

  dev_t dev; 
  alloc_chrdev_region(&dev, 0, 1, "mydevice"); // 动态分配主设备号

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​​2. 定义file_operations结构体​​

• ​​结构体作用​​：关联用户空间系统调用与驱动函数（如open/read/write）。
• ​​关键成员​​：

  static struct file_operations fops = {.owner   = THIS_MODULE,  // 模块所有者标识.open    = drv_open,     // 设备打开函数.read    = drv_read,     // 数据读取函数.write   = drv_write,    // 数据写入函数.release = drv_release,  // 设备关闭函数
  };

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​​3. 实现驱动函数​​

需实现drv_open、drv_read、drv_write等函数，并处理硬件交互逻辑：

• ​​示例：open函数​​（初始化硬件或分配资源）：

  static int drv_open(struct inode *inode, struct file *filp) {printk(KERN_INFO "Device opened\n");return 0;
  }

• ​​数据传输函数​​：需通过copy_from_user()和copy_to_user()实现用户空间与内核空间的数据交换。

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​​4. 注册驱动到内核​​

• ​​入口函数​​：通过module_init()指定驱动加载时的初始化函数：

  static int __init mydrv_init(void) {// 注册字符设备，主设备号设为0表示自动分配int ret = register_chrdev(0, "mydevice", &fops);if (ret < 0) {printk(KERN_ERR "Register failed\n");return ret;}// 自动创建设备节点（后续补充）return 0;
  }
  module_init(mydrv_init);

• ​​出口函数​​：通过module_exit()指定驱动卸载时的清理函数：

  static void __exit mydrv_exit(void) {unregister_chrdev(major, "mydevice");
  }
  module_exit(mydrv_exit);

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​​5. 自动创建设备节点​​

• ​​使用class_create和device_create​​：

  static struct class *dev_class;
  static dev_t dev;static int __init mydrv_init(void) {// 创建设备类dev_class = class_create(THIS_MODULE, "mydevice_class");// 创建设备节点（/dev/mydevice）device_create(dev_class, NULL, dev, NULL, "mydevice");return 0;
  }static void __exit mydrv_exit(void) {device_destroy(dev_class, dev); // 销毁节点class_destroy(dev_class);        // 销毁类
  }

  • ​​作用​​：用户空间可通过/dev/mydevice直接访问设备，无需手动mknod。

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​​6. 其他完善步骤​​

• ​​错误处理​​：检查register_chrdev、class_create等函数的返回值，避免资源泄漏。
• ​​资源释放​​：在出口函数中释放所有申请的资源（如设备号、内存）。
• ​​兼容性​​：确保驱动代码与内核版本匹配，遵循内核编码规范。

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​​总结流程图​​

驱动初始化（入口函数）
├─ 分配设备号（动态/静态）
├─ 初始化file_operations结构体
├─ 注册字符设备（register_chrdev）
├─ 创建设备类（class_create）
└─ 创建设备节点（device_create）驱动卸载（出口函数）
├─ 注销字符设备（unregister_chrdev）
├─ 销毁设备节点（device_destroy）
└─ 销毁设备类（class_destroy）

通过以上步骤，可完成一个完整的Linux字符设备驱动开发流程。具体实现需结合硬件特性调整函数逻辑（如中断处理、DMA操作）