一.前言：

    開發環境：CentOS6.7（虛擬機器）；

    開發板fl2440使用的Linux版本3.0最小核心；

    編寫驅動原則：只提供機制，不實現功能；     

    Linux核心將裝置按照訪問特性分為三類：字元裝置、塊裝置、網路裝置;

    字元裝置（本次學習目標）

一個字元裝置是一種可以當做一個位元組流來存取的裝置（如同一個檔案），對於這些裝置它一次I/O只訪問一個位元組。一個字元驅動負責實現這種行為，這樣的驅動常常至少實現open,close,read,和write系統呼叫。

    例如：本例程使用命令mknod 建立的led節點如下：

/drivers >: ls /dev/led*
/dev/led0  /dev/led1  /dev/led2  /dev/led3

    注：mknod命令使用法則，可以通過mknod --help檢視

塊裝置

    常見的塊裝置有磁碟、光碟、U盤、SD卡、Nandflash、Norflash等。一個塊裝置一次I/O通常訪問一個塊的大小資料，這個大小通常2的冪次方位元組（Nnadflash使用2048個位元組）。對於塊裝置的使用，需要分割槽格式化後建立檔案系統，之後在應用程式空間中使用mount命令掛載起來後使用。

    網路裝置

    網路裝置包括有線網絡卡（eth0）、無線網絡卡（wlan0）、迴環裝置（lo0）、撥號網路裝置（ppp0）等，他們在Linux核心裡由網路協議棧實現，在/dev路徑下並沒有相應的裝置節點，通過ifconfig -a命令可以檢視所有網路裝置。在應用程式程式設計時，所有對網路裝置的訪問都是通過socket()來訪問的

二.字元裝置驅動（注意要點）

    1.主次裝置號

    字元裝置通過檔案系統中的裝置名來存取，慣例上它們位於/dev目錄。我們可以通過ls -l /dev 來檢視當前有多少字元裝置（由於有很多就不列舉出來）；也可以直接檢視當前正在使用的cat /proc/devices；

/drivers >: ls -l /dev/led*
crwxr-xr-x    1 root     root      250,   0 Jan  1 00:01 /dev/led0
crwxr-xr-x    1 root     root      250,   1 Jan  1 00:01 /dev/led1
crwxr-xr-x    1 root     root      250,   2 Jan  1 00:01 /dev/led2
crwxr-xr-x    1 root     root      250,   3 Jan  1 00:01 /dev/led3
 

Character devices:
  1 mem
  4 /dev/vc/0
  4 tty
  4 ttyS
  5 /dev/tty
  5 /dev/console
  5 /dev/ptmx
  7 vcs
 10 misc
 13 input
....

    開頭c表示字元裝置，d表示資料夾，b表示塊裝置，s表示網路裝置；

    250，    0：表示主次裝置號；

    在編寫底層驅動時，我們可以獲取其主次裝置號；

MAJOR(dev_t dev);
MINOR(dev_t dev);

    設定主、次裝置號有2種方法：1.靜態設定    2.動態設定；

    注：1.靜態設定時要注意防止與其它裝置住次裝置號衝突；

           2.由於主次裝置號是系統資源，故一定要在程式退出時釋放其對應的裝置號；

    2.file_operation結構

file_operation就是把系統呼叫和驅動程式關聯起來的關鍵資料結構。也就是說我們平常的open,read,ioctl,close等函式的使用與其密切相關；以下是部分file_operation說明：（標頭檔案：/usr/include/linux/fs.h）

    例如：led_fops包涵open,close,ioctl呼叫

/* file operations open, close and ioctl */
static struct file_operations led_fops =
{
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = led_open,
    .release = led_release,
    .unlocked_ioctl = led_ioctl,
};

    open函式：

static int led_open(struct inode *inode,struct file *file)
{   
    int minor = iminor(inode);

    file->private_data = (void *)minor;
    
    printk(KERN_DEBUG "/dev/drv_led %d opened.\n",minor);
    return 0;
}

3.inode結構

    當我們在Linux中建立一個檔案時，就會在相應的檔案系統中建立一個inode與之對應，檔案實體和檔案的inode是一一對應的，建立好一個inode會存在儲存器中。

    當我們使用mknod建立一個裝置檔案時，也會在檔案系統中建立一個inode，這個inode和其他的inode一樣，用來儲存關於這個檔案的靜態資訊，包括這個裝置檔案對應的裝置號，檔案的路徑以及對應的驅動物件等。（標頭檔案：/usr/include/linux/fs.h）

    可以檢視2.的例子程式，會用到inode關聯；

4.file結構

    linux核心會為每一個程序維護一個檔案描述符表，這給表其實就是struct file的索引。open()的過程其實就是根據傳入的路徑填充好一個file結構並將其賦值到陣列中並返回其索引。下面是file的主要內容，他一樣是定義在include/linuxfs.h檔案中；

    可以檢視2.的例子程式，會用到file關聯；

5.cdev結構體

    核心在內部適用型別struct cdev的結構代表字元裝置。在核心呼叫你的裝置操作前，你必須分配一個這樣的結構體並註冊給Linux核心，在這個結構體裡對於這個裝置進行操作的函式，具體定義在file_operation結構體中。

    例如：

static struct cdev      *led_cdev;
static int __init s3c_led_init(void)
{
    led_cdev->owner = THIS_MODULE;
    cdev_init(led_cdev,&led_fops);
    cdev_add(led_cdev,devno,dev_count);
}

    注：cdev結構體還可以以動態方式初始化；也要記得釋放cdev結構體；