图解字符驱动模块设计思路

平台	内核版本	安卓版本
RK3399	Linux4.4	Android7.1

图解字符驱动模块设计思路

在Linux世界，应用进程不能直接访问硬件设备，当进程需要访问硬件设备(比如读取磁盘文件，接收网络数据等等)时，必须由用户态模式切换至内核态模式，通过系统调用访问硬件设备。

如上图所示，应用程序控制硬件的必要的必要因素包括应用程序、设备文件、设备驱动程序和硬件，前面三个部分在控制硬件时的具体作用和形式如下

• 应用程序:
  应用程序是指利用系统函数或程序所定义的函数运行特殊功能的程序。Linux 中运行的应用程序在用户空间采取进程形式运作，并且只控制系统分配的内存和文件，不能直接控制硬件。

• 设备文件
  设备文件与普通文件不同，它链接了利用内核的文件系统结构控制硬件的设备驱动程序函数。应用程序为了控制硬件，使用低级文件输入输出函数在设备文件上读取或写入数据，从而呼叫控制硬件的设备驱动程序函数。

• 设备驱动程序
  设备驱动可以采用模块的方式加载到内核里，也可以直接体现在内核里，应用程序通过与相应设备驱动程序链接的设备文件调用字符设备
  驱动程序

进而我们对上面进行抽象：

应用程序利用 open 函数打开设备文件后获取类型信息和主设备号，再利用该信息得到注册在 chrdevs 的设备驱动程序 index，接着利用获取到的 index 值，获得注册在 chrdevs 变量上的file_operations 结构体地址，该结构体记录了字符设备驱
动程序使用其注册函数设定相应低级文件输入输出函数的内容。

如下图所示，表示了设备驱动程序的运作方式。

在底层驱动里使用ioctl函数来对设备进行控制，ioctl的运行概念结构如图:

ioctl 函数上传送的变量 cmd是应用程序用于区别向设备驱动程序请求处理内容的值，cmd 除了可区别的数字外，还包含有助于处理的几种相应的信息。cmd 的大小为 32位，位的结构如下图：