字符设备驱动程序详解：结构与开发步骤

本篇文档主要介绍了Linux中的字符设备驱动程序，这是第2章的内容。章节开始时，回顾了Linux设备驱动的基础知识，包括其分类，如字符设备、块设备和网络接口，并强调了模块的应用以及模块编写和加载的基本过程。重点在于字符设备驱动程序，其目标是使读者理解和掌握字符设备驱动程序的基本结构、开发方法，以及用户空间如何调用驱动程序。 字符设备驱动程序的核心概念包括主设备号和次设备号，它们在内核中用于唯一标识设备。主设备号是一个12位的整数，范围从0到4095，通常用1到255表示，而次设备号是20位，范围从0到1048575，一般在0到255之间。`dev_t`类型是一个32位的结构，用于存储完整的设备编号，通过`MAJOR()`和`MINOR()`函数可以获取主设备号和次设备号，反之，也可以用`MKDEV()`函数创建`dev_t`。 字符设备驱动程序的基本结构包括以下几个关键步骤： 1. 确定主设备号和次设备号：开发者需要选择合适的编号以确保设备的独特性。 2. 实现`file_operations`结构体：这是驱动程序的核心，定义了设备文件操作的各种接口，如打开、读写等。 3. 初始化函数和注册字符设备：编写初始化函数来设置驱动程序的基本功能，并在内核中注册设备。 4. 销毁函数与设备释放：当驱动不再需要时，要提供相应的销毁函数来清理资源。 5. 创建设备文件节点：为了用户空间能访问设备，需要创建对应的设备文件。 在开发过程中，涉及到内核配置和编译，可能需要包含`<linux/fs.h>`头文件来使用`register_chrdev_region()`函数手工分配主设备号，这有助于确保驱动程序的独立性和可用性。 最后，文档提供了实例，展示了字符驱动程序的主要组成部分，如设备驱动程序的基本结构和开发流程，帮助读者通过实践加深理解。通过学习这些内容，读者能够设计并实现自己的字符设备驱动程序，以及了解如何将其添加到内核中，确保其与用户空间应用程序的交互。