Linux字符设备驱动开发

下面是一个Linux字符设备驱动开发的完整示例，以控制一个简单的LED设备为例。这个示例涵盖了驱动开发的核心流程：初始化、文件操作接口实现、用户空间交互等，适合理解驱动开发的基本框架。

示例：LED字符设备驱动 (Linux Kernel Module)

功能描述

• 通过驱动控制一个GPIO连接的LED。
• 用户空间通过 

/dev/led_dev

• 写入 '1'

• 写入 '0'

• 读取设备返回当前LED状态。

代码实现

1. 驱动源码 (led_driver.c)

c

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#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/gpio.h>     // GPIO控制头文件
#include <linux/errno.h>

#define DEVICE_NAME "led_dev"
#define LED_GPIO 21         // 假设LED连接在GPIO21

static dev_t dev_num;
static struct cdev led_cdev;
static struct class *led_class;

// 文件操作函数
static int led_open(struct inode *inode, struct file *file) {
    return 0;
}

static ssize_t led_read(struct file *file, char __user *buf, size_t len, loff_t *offset) {
    char state;
    state = gpio_get_value(LED_GPIO) ? '1' : '0'; // 读取GPIO电平
    if (copy_to_user(buf, &state, 1))
        return -EFAULT;
    return 1;
}

static ssize_t led_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t len, loff_t *offset) {
    char val;
    if (copy_from_user(&val, buf, 1))
        return -EFAULT;

    if (val == '1')
        gpio_set_value(LED_GPIO, 1); // 点亮LED
    else if (val == '0')
        gpio_set_value(LED_GPIO, 0); // 熄灭LED
    else
        return -EINVAL;

    return 1;
}

static struct file_operations fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = led_open,
    .read = led_read,
    .write = led_write,
};

// 模块初始化
static int __init led_init(void) {
    // 1. 申请设备号
    alloc_chrdev_region(&dev_num, 0, 1, DEVICE_NAME);
    
    // 2. 注册字符设备
    cdev_init(&led_cdev, &fops);
    cdev_add(&led_cdev, dev_num, 1);
    
    // 3. 创建设备节点 (/dev/led_dev)
    led_class = class_create(THIS_MODULE, "led_class");
    device_create(led_class, NULL