实现一个简单的Linux设备驱动demo可以帮助你理解设备驱动的基本结构和工作原理。下面是一个基本的字符设备驱动示例，展示了如何创建、注册和使用字符设备。

1. 环境准备

确保你已经安装了Linux内核开发包和必要的编译工具（如gcc和make）。

2. 创建驱动代码

创建一个新的文件，例如 simple_char_device.c，并将以下代码复制到文件中：

#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/uaccess.h> // for copy_to_user and copy_from_user

#define DEVICE_NAME "simple_char_device"
#define BUFFER_SIZE 256

static char message[BUFFER_SIZE];
static int number_opens = 0;
static struct class* charClass = NULL;
static struct device* charDevice = NULL;

static ssize_t dev_read(struct file* file, char __user* buffer, size_t len, loff_t* offset) {
    int error_count = 0;

    if (*offset >= strlen(message)) {
        return 0; // End of the file
    }

    error_count = copy_to_user(buffer, message + *offset, strlen(message) - *offset);

    if (error_count == 0) {
        *offset += strlen(message) - *offset; // Update offset
        return strlen(message); // Return number of bytes read
    } else {
        return -EFAULT; // Failed to send data to the user
    }
}

static ssize_t dev_write(struct file* file, const char __user* buffer, size_t len, loff_t* offset) {
    snprintf(message, BUFFER_SIZE, "%s", buffer);
    return len; // Return number of bytes written
}

static int dev_open(struct inode* inodep, struct file* filep) {
    number_opens++;
    printk(KERN_INFO "Device opened %d times\n", number_opens);
    return 0;
}

static int dev_release(struct inode* inodep, struct file* filep) {
    printk(KERN_INFO "Device closed\n");
    return 0;
}

// Define the operations that can be performed on the device
static struct file_operations fops = {
    .open = dev_open,
    .read = dev_read,
    .write = dev_write,
    .release = dev_release,
};

static int __init simple_char_init(void) {
    majorNumber = register_chrdev(0, DEVICE_NAME, &fops);
    
    if (majorNumber < 0) {
        printk(KERN_ALERT "Failed to register a major number\n");
        return majorNumber;
    }
    
   // Register the device class 
   charClass = class_create(THIS_MODULE, "char");
   if (IS_ERR(charClass)) {               
      unregister_chrdev(majorNumber, DEVICE_NAME);
      printk(KERN_ALERT "Failed to register device class\n");
      return PTR_ERR(charClass);         
   }

   // Register the device driver 
   charDevice = device_create(charClass, NULL, MKDEV(majorNumber, 0), NULL, DEVICE_NAME); 
   if (IS_ERR(charDevice)){              
      class_destroy(charClass);          
      unregister_chrdev(majorNumber);     
      printk(KERN_ALERT "Failed to create the device\n");
      return PTR_ERR(charDevice);
   }

   printk(KERN_INFO "Simple Char Device initialized with major number %d\n", majorNumber);
   return 0;
}

static void __exit simple_char_exit(void) {
     device_destroy(charClass, MKDEV(majorNumber, 0));     
     class_unregister(charClass);                             
     class_destroy(charClass);                                  
     unregister_chrdev(majorNumber, DEVICE_NAME);             
     printk(KERN_INFO "Simple Char Device unregistered\n");
}

module_init(simple_char_init);
module_exit(simple_char_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_DESCRIPTION("A Simple Character Device Driver");
MODULE_VERSION("1.0");

3. 编写Makefile

在相同目录下创建一个名为 Makefile 的文件，并添加以下内容：

obj-m += simple_char_device.o

all:
	make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) modules

clean:
	make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) clean

4. 编译驱动程序

在终端中进入该目录并运行以下命令：

make

这将编译你的设备驱动，并生成一个模块文件 simple_char_device.ko。

5. 加载模块

使用 insmod 命令加载模块：

sudo insmod simple_char_device.ko

检查内核日志，以确认设备已成功加载：

dmesg | tail

6. 测试设备驱动程序

你需要创建一个特殊文件来与设备进行交互。使用 mknod 命令创建设备节点（根据实际分配的主设备号进行调整）：

sudo mknod /dev/simple_char_device c [主设备号] 0

然后，你可以通过 echo 和 cat 命令测试这个字符设备：

• 写入数据：

echo "Hello from user space!" > /dev/simple_char_device

• 从中读取数据：

cat /dev/simple_char_device 

7. 卸载模块

完成测试后，可以卸载模块：

sudo rmmod simple_char_device.ko 

再一次查看内核日志确认它已被卸载。

总结

这个简单示例演示了如何实现一个基础的字符设备驱动。在实际开发中，你可能会涉及更多复杂的功能，如中断处理、DMA等。学习和实践时，请参考Linux内核文档以及相关书籍以获得更深入的信息。如果您有任何问题或需要进一步的信息，请告诉我！


内容由零声教学AI助手提供，问题来源于学员提问