在内核空间使用fip_open读写字符设备

在内核空间使用`fip_open`函数读写字符设备，需要以下步骤：

1. 定义`file_operations`结构体：

static struct file_operations fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .read = device_read,
    .write = device_write,
    .open = device_open,
    .release = device_release,
};

2. 实现`device_open`函数：

static int device_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    if (Device_Open) // 如果设备已经被打开则返回忙
        return -EBUSY;

    Device_Open++; // 记录设备被打开的次数
    try_module_get(THIS_MODULE); // 增加模块引用计数

    return 0;
}

3. 实现`device_release`函数：

static int device_release(struct inode *inode, struct file *file)
{
    Device_Open--; // 记录设备被关闭的次数

    module_put(THIS_MODULE); // 减少模块引用计数

    return 0;
}

4. 实现`device_read`函数：

static ssize_t device_read(struct file *filp, char *buffer, size_t length, loff_t *offset)
{
    int bytes_read = 0;

    // 从设备中读取数据到缓冲区
    bytes_read = read_from_device(buffer, length);

    return bytes_read;
}

5. 实现`device_write`函数：

static ssize_t device_write(struct file *filp, const char *buffer, size_t length, loff_t *offset)
{
    int bytes_written = 0;

    // 将缓冲区中的数据写入设备
    bytes_written = write_to_device(buffer, length);

    return bytes_written;
}

6. 注册字符设备：

int init_module(void)
{
    int ret = 0;

    // 分配字符设备号
    ret = alloc_chrdev_region(&dev, 0, 1, "my_device");
    if (ret < 0) {
        printk(KERN_ERR "alloc_chrdev_region failed\n");
        return ret;
    }

    // 初始化字符设备
    cdev_init(&cdev, &fops);
    cdev.owner = THIS_MODULE;

    // 添加字符设备
    ret = cdev_add(&cdev, dev, 1);
    if (ret < 0) {
        printk(KERN_ERR "cdev_add failed\n");
        unregister_chrdev_region(dev, 1);
        return ret;
    }

    return 0;
}

7. 在需要读写设备的地方使用`filp_open`函数打开设备文件，然后进行读写操作：

struct file *filp;
char buffer[1024];
ssize_t bytes_read = 0;

// 打开设备文件
filp = filp_open("/dev/my_device", O_RDONLY, 0);
if (!filp || IS_ERR(filp)) {
    printk(KERN_ERR "filp_open failed\n");
    return -1;
}

// 读取数据
bytes_read = kernel_read(filp, buffer, sizeof(buffer), 0);
if (bytes_read < 0) {
    printk(KERN_ERR "kernel_read failed\n");
    filp_close(filp, NULL);
    return -1;
}

// 关闭设备文件
filp_close(filp, NULL);