3.用户程序与驱动交互

驱动程序请使用第二章https://blog.csdn.net/chenhequanlalala/article/details/140034424

用户app与驱动交互最常见的做法是insmod驱动后，生成一个设备节点，app通过open，read等系统调用去操作这个设备节点，这里先用mknode命令调试。

mknod 设备名 设备类型(b块设备/c字符设备/p管道) 主设备号 次设备号

mknod /dev/hello c 240 0

使用mknode后生成了/dev/hello节点，写入数据到hello节点中，查看dmesg的输出发现调用了驱动的open write release

echo 1 > /dev/hello

[ 802.771723] /home/book/nfs_rootfs/drivers_projects/01_hello_drv/hello_drv.c hello_open 48
[ 802.773196] /home/book/nfs_rootfs/drivers_projects/01_hello_drv/hello_drv.c hello_write 40
[ 802.773285] /home/book/nfs_rootfs/drivers_projects/01_hello_drv/hello_drv.c hello_release 56

这里写一个C程序来读写这个设备节点

#include "linux/string.h"
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>

/*
读数据 ./hello_test xxx(设备节点名字)
写数据 ./hello_test xxx(设备节点名字) string
*/

int main(int argc, char **argv)
{
    int fd;
    int len;
    char buf[1024];

    if(argc < 2)
    {
        printf("Usage :\n");
        printf("%s <dev> [str]\n", argv[0]);
        return -1;
    }

    //open
    fd = open(argv[1], O_RDWR);
    if(fd < 0)
    {
        printf("open %s failed\n", argv[1]);
        return -1;
    }

    //read
    if(argc == 2)
    {
        len = read(fd, buf, sizeof(buf));
        printf("%s\n", buf);
    }
    //write
    else if(argc == 3)
    {
        len = write(fd, argv[2], strlen(argv[2]));
    }
    else
    {
        printf("Too many parameters\n");
    }

    close(fd);
}

分别调用 ./hello_test /dev/hello 123 和 ./hello_test /dev/hello 后，查看dmesg输出显示

[ 2770.434595] /home/book/nfs_rootfs/drivers_projects/01_hello_drv/hello_drv.c hello_open 48
[ 2770.434664] /home/book/nfs_rootfs/drivers_projects/01_hello_drv/hello_drv.c hello_write 40
[ 2770.434705] /home/book/nfs_rootfs/drivers_projects/01_hello_drv/hello_drv.c hello_release 56
[ 2772.388372] /home/book/nfs_rootfs/drivers_projects/01_hello_drv/hello_drv.c hello_open 48
[ 2772.388439] /home/book/nfs_rootfs/drivers_projects/01_hello_drv/hello_drv.c hello_read 32
[ 2772.389257] /home/book/nfs_rootfs/drivers_projects/01_hello_drv/hello_drv.c hello_release 56

app的open write read release都一一对应上了。

这里的./hello_test /dev/hello其实没有读到数据，因为驱动程序中并没有和app交互数据。

[root@100ask:/mnt/drivers_projects/01_hello_drv]# ./hello_test /dev/hello
read size = 1024 data =

app与驱动交换数据通过copy_from_user和copy_to_user来实现

copy_to_user(void __user *to, const void *from, unsigned long n);
copy_from_user(void *to, const void __user *from, unsigned long n);

在驱动程序中添加一个buf用来保存用户的数据，用copy_from_user保存数据，用copy_to_user读取数据。

#include "asm/uaccess.h"
#include "linux/scatterlist.h"
#include "linux/types.h"
#include <linux/mm.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/vmalloc.h>
#include <linux/mman.h>
#include <linux/random.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/raw.h>
#include <linux/tty.h>
#include <linux/capability.h>
#include <linux/ptrace.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/highmem.h>
#include <linux/backing-dev.h>
#include <linux/shmem_fs.h>
#include <linux/splice.h>
#include <linux/pfn.h>
#include <linux/export.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/uio.h>
#include <linux/module.h>

#include <linux/uaccess.h>

#define DEVICE_NAME "hello_device"
static int major;
#define hello_buf_size 100
static unsigned char hello_buf[hello_buf_size];

//ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
//参数含义依次为 要读取的文件指针 用户保存数据的buf 读取数据大小 文件内容的偏移量
static ssize_t hello_read (struct file * filp, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{
    unsigned long len = size > hello_buf_size ? hello_buf_size : size;
    copy_to_user(buf, hello_buf, len);
    printk("%s %s %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
    return len;
}

//ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);
//参数含义依次为 要写入的文件指针 用户要写入的数据buf 写入数据大小 文件内容的偏移量
static ssize_t hello_write (struct file *filp, const char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{
    unsigned long len = size > hello_buf_size ? hello_buf_size : size;
    copy_from_user(hello_buf, buf, len);
    printk("%s %s %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
    return len;
}

//int (*open) (struct inode *, struct file *);
//参数含义依次为 文件索引节点 文件指针
static int hello_open (struct inode *node, struct file *filp)
{
    printk("%s %s %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
    return 0;
}

//int (*release) (struct inode *, struct file *);
//参数含义依次为 文件索引节点 文件指针
static int hello_release (struct inode *node, struct file *filp)
{
    printk("%s %s %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
    return 0; 
}

/*构建file_operations结构体*/
static const struct file_operations hello_fops = {
    .owner      = THIS_MODULE,
    .read        = hello_read,
    .write        = hello_write,
    .open        = hello_open,
    .release    = hello_release,
};

/*init函数,实现register_chrdev*/
static int __init hello_init(void)
{
    //数含义依次为 主设备号，如果为0，内核会自动分配一个可用的。设备名，会在/proc/devices中显示。 file_operations结构体
    //注册成功就返回主设备号
    major = register_chrdev(0, DEVICE_NAME, &hello_fops);
    printk("%s %s %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
    return 0;
}

/*exit函数unregister_chrdev*/
static void __exit hello_exit(void)
{
    //数含义依次为 主设备号 设备名
    unregister_chrdev(major, DEVICE_NAME);
    printk("%s %s %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
//遵循GPL协议
MODULE_LICENSE("GPL");

重新insmod驱动后，执行测试程序

[root@100ask:/mnt/drivers_projects/01_hello_drv]# ./hello_test /dev/hello 123456
[root@100ask:/mnt/drivers_projects/01_hello_drv]# ./hello_test /dev/hello
read size = 100 data = 123456
[root@100ask:/mnt/drivers_projects/01_hello_drv]# ./hello_test /dev/hello hello
[root@100ask:/mnt/drivers_projects/01_hello_drv]# ./hello_test /dev/hello
read size = 100 data = hello6

这里第二次输出hello6，是因为copy_from_user只是写入指定长度的数据，第一次写入的123456只覆盖了前5字节。