（2.1）file_operation 實現設具體操作：概述與實現
/* AUTHOR: Pinus
* Creat on : 2018-10-11
* KERNEL : linux-4.4.145
* BOARD : JZ2440(arm9 s3c2440)
* REFS : 韋東山視訊教程第二期
《LINUX核心原始碼情景分析》
*/
概述
Unix類系統將裝置也看作是檔案，通過操作檔案的方式操作硬體。而操作檔案的方式無非就是open、read、write、close等，將這些通用的檔案操作函式抽象出來，就是file_operation結構體。（實際核心定義如下，可以看見各種會用到的函式裡面都有）
struct file_operations { struct module *owner; ... ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *); ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *); ... int (*open) (struct inode *, struct file *); ... };
那麼顯然，要想編寫出實際有用的程式碼，我們起碼要實現對應的函式，這樣當你在應用程式中呼叫open，就會實際呼叫裝置驅動的open。其重要性可見一斑。【思考一：核心是如何將app裡的操作函式和驅動裡的操作函式聯絡上的呢？】先通過led實驗瞭解如何簡單實用，和驅動的簡單框架。
實驗
目標：點亮開發板上的led燈
一、包含標頭檔案，寫出入口和出口函式，新增必要協議和修飾
標頭檔案，協議和修飾就略了，要是這不知道就去看前一篇吧。《（1） 裝置驅動的最基本框架》
1. 入口函式的實現
unsigned int major; static int __init leds_drv_init(void) /* 入口函式 */ { unsigned int minor = 0; gpio_va = ioremap(0x56000000, 0x100000); if (!gpio_va) { return -EIO; } major = register_chrdev(0, "leds_dev", &jz2440_leds_fops); //註冊 告訴核心 if (major < 0) { printk("leds_dev can't register major number\n"); return major; } leds_class = class_create(THIS_MODULE, "leds_class"); //建立一個類 leds_dev[0] = device_create(leds_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "leds"); //在類下建立裝置節點"leds" for (minor = 1; minor < 4; minor++) { leds_dev[minor] = device_create(leds_class, NULL, MKDEV(major, minor), NULL, "led%d", minor); //建立裝置節點"ledx" 次裝置號不同 } printk("leds_dev initialized\n"); return 0; }
2.主裝置號的概念：linux中使用ls -l 檢視某個裝置的具體資訊時，可以看見主裝置號和次裝置號，核心通過主裝置來選擇對應的裝置和驅動，次裝置號則是純軟體的概念，用於用同一個裝置驅動使用幾個不同的外設，比如一個led_drv驅動led0,led1,led2... 【思考二；核心怎樣建立裝置，主裝置號具體應用是什麼呢？】
/* 註冊字元裝置 * 引數為主裝置號、裝置名字、file_operations結構； * 這樣，主裝置號就和具體的file_operations結構聯絡起來了， * 操作主裝置為LED_MAJOR的裝置檔案時，就會呼叫s3c24xx_leds_fops中的相關成員函式 * LED_MAJOR可以設為0，表示由核心自動分配主裝置號 */ major = register_chrdev(0, "leds_dev", &jz2440_leds_fops); //註冊 告訴核心
核心提供了一個register_chrdev()函式用來註冊裝置（英文翻譯一下register char device）,
第一個引數：0，寫0表示讓核心自動分配主裝置號，並返回給major；
第二個引數：“leds_dev”, 裝置名；
第三個引數；&jz2440_leds_fops，指向一個真實自定義file_operation結構體；
static const struct file_operations jz2440_leds_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = leds_drv_open,
.write = leds_drv_write,
};顯然正確的實現這個結構體便是重點。
3. 註冊裝置類，在類下注冊具體裝置節點
【思考三：為什麼要建立類呢？】
leds_class = class_create(THIS_MODULE, "leds_class"); //建立一個類【思考四：建立裝置節點的具體過程？】
leds_dev[0] = device_create(leds_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "leds"); //建立裝置節點"leds"
for (minor = 1; minor < 4; minor++)
{
leds_dev[minor] = device_create(leds_class, NULL, MKDEV(major, minor), NULL, "led%d", minor); //建立裝置節點"ledx" 次裝置號不同
}從這裡也可以看出，主裝置號是核心用的，次裝置號是純軟的概念，給我們程式設計用的
4. 操作硬體所需要的具體實體地址對映，將實體地址對映為核心的虛擬地址，ioremap為核心提供的函式
static unsigned long gpio_va;
#define GPIO_OFT(x) ((x) - 0x56000000) /* 具體實體地址有s3c2440晶片手冊得來 */
#define GPFCON (*(volatile unsigned long *)(gpio_va + GPIO_OFT(0x56000050)))
#define GPFDAT (*(volatile unsigned long *)(gpio_va + GPIO_OFT(0x56000054)))
gpio_va = ioremap(0x56000000, 0x100000); /* 引數：物理起始地址，要對映的大小1M */5.出口函式的實現
static void __exit leds_drv_exit(void)
{
unsigned int minor;
iounmap(gpio_va);
unregister_chrdev(major, "leds_dev"); //解除安裝裝置驅動，注意第二個引數要與註冊時保持一致
for (minor = 0; minor < 4; minor++)
{
device_unregister(leds_dev[minor]); //解除安裝類下的裝置
}
class_destroy(leds_class); //解除安裝類
}看那些函式，就是呼叫了在入口函式中呼叫函式的相反函式，上面註冊，下面登出，一一對應
二、file_operation結構體內函式的實現
那麼長時間終於再次回到了我們的課題，file_operation
static const struct file_operations jz2440_leds_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = leds_drv_open,
.write = leds_drv_write,
};file_operations 可以用來實現很多功能，這裡我們只要實現兩個，open和write
static int leds_drv_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
/*配置GPF4，5，6*/
GPFCON &= ~((0x3<<(4*2)) | (0x3<<(5*2)) | (0x3<<(6*2))); //現將對應位清零
GPFCON |= ((0x1<<(4*2)) | (0x1<<(5*2)) | (0x1<<(6*2))); // 01 輸出
return 0;
}函式名自己取，需要傳遞的引數呢從file_operation結構體複製
有過裸板開發的應該很清楚，想點亮led的無非兩步，
a、配置對應GPIO的配置暫存器，使其為輸出模式，
b、再修改對應的資料暫存器，使其輸出，就可以點亮led燈了。
顯然這裡的leds_drv_open()函式，就是配置暫存器
static ssize_t leds_drv_write(struct file *file, const char *buf, size_t count, loff_t *pos)
{
unsigned int minor = MINOR(file->f_inode->i_rdev); //MINOR(inode->i_cdev); 得到次裝置號
char val;
copy_from_user(&val, buf, count); //將資料從使用者空間傳到核心空間 反之copy_to_user
switch (minor) /* 看，這就是次裝置號的純軟的概念，和它的基本應用 */
{
case 0: /* /dev/leds */
{
printk("/dev/leds: %d %d\n", minor, val);
if(val==1)
{
GPFDAT &= ~((1<<4) | (1<<5) | (1<<6));
}
else
{
GPFDAT |= (1<<4) | (1<<5) | (1<<6);
}
break;
}
case 1: /* /dev/led1 */
{
if(val==1)
{
GPFDAT &= ~(1<<4);
}
else
{
GPFDAT |= (1<<4);
}
break;
}
case 2: /* /dev/led2 */
{
if(val==1)
{
GPFDAT &= ~(1<<5);
}
else
{
GPFDAT |= (1<<5);
}
break;
}
case 3: /* /dev/led3 */
{
if(val==1)
{
GPFDAT &= ~(1<<6);
}
else
{
GPFDAT |= (1<<6);
}
break;
}
default: printk("/dev/leds: %d %d\ ?? n", minor, val);
}
return 0;
}這樣我們就實現了具體的file_operation結構體的具體功能函式，
major = register_chrdev(0, "leds_dev", &jz2440_leds_fops); //在這裡傳入，使之與具體的裝置關聯在一起三、測試程式的實現
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
void print_usage(char *drv);
int main(int argc, char **argv)
{
int fd;
char* filename;
char val = 1;
if (argc != 3)
{
print_usage(argv[0]);
return 1;
}
filename = argv[1];
fd = open(filename, O_RDWR);
if (fd < 0)
printf("can't open dev nod !\n");
if (strcmp(argv[2], "on") == 0)
{
val = 1;
}
else if (strcmp(argv[2], "off") == 0)
{
val = 0;
}
else
{
print_usage(argv[0]);
return 1;
}
printf("%s : %d\r\n", argv[1], val);
write(fd, &val, 1);
return 0;
}
/* 列印用法 */
void print_usage(char *drv)
{
printf("Usage : \n");
printf("%s <dev> <on|off>\n", drv);
printf("eg. \n");
printf("%s /dev/leds on\n", drv);
printf("%s /dev/leds off\n", drv);
printf("%s /dev/led1 on\n", drv);
printf("%s /dev/led1 off\n", drv);
// <>表示內部的引數不可省略，|表示或 ？不把argv[0]打印出來避免一個越界錯誤
}編譯之後也放在板子上，安裝模組，就可以測試了
文中提到的思考題就在下一篇在解答吧，本人也是初學，如有不足請大佬指正
具體程式可以通過下面下載實現程式碼：