嵌入式Linux驱动开发（一）chrdevbase虚拟字符设备
Linux下三大驱动：字符设备，块设备，网络设备。一个硬件可以从属于不同的设备分类。
0. Linux应用程序对驱动程序的调用流程
驱动加载成功后会在/dev目录下生成一个文件，对该文件的操作就是对设备的操作。当我们在用户态调用一个函数，会经过“系统调用（C库的一部分）”方法陷入内核空间，内核空间中有对应的驱动函数，由此实现控制。应用访问内核资源的三个方式：系统调用，异常（中断），陷入（软中断）。
Linux内核文件include/linux/fs.h中file_operations结构体保存了内核驱动操作函数集合。
**Linux驱动有两种运行方式：①将驱动编译进内核，内核启动后自动运行；②驱动编译成.ko模块，内核启动后需要以“insmod”命令加载。**调试驱动一般编译为模块，避免每次都编译一遍linux。
1. 字符驱动设备
字符设备是指逐字节流进行顺序读写操作的设备，比如LED，KEY，IIC，SPI，LCD等。
1.1 驱动模块加载卸载
字符驱动设备加载卸载函数模板：
static struct file_operations test_fops; # 设备具体操作函数在这里面/* 驱动入口函数 */
static int __init xxx_init(void) # 定义xxx_init驱动入口函数，使用__init修饰
{/* 入口函数具体内容 */int retvalue = 0;/* 注册字符设备驱动 */retvalue = register_chrdev(200, "chrtest", &test_fops);if(retvalue < 0){/* 字符设备注册失败,自行处理 */}return 0;
}/* 驱动出口函数 */
static void __exit xxx_exit(void)
{/* 出口函数具体内容 *//* 注销字符设备驱动 */unregister_chrdev(200, "chrtest");
}/* 将上面两个函数指定为驱动的入口和出口函数 */
module_init(xxx_init); # 调用函数module_init注册xxx_init为驱动入口函数，加载驱动时调用
module_exit(xxx_exit);
模块加载命令：
①insmod：如果一个模块依赖另一个模块，必须先insmod依赖模块。
②modprobe：会自动分析依赖并全部加载。
模块卸载命令：
①rmmod：对应insmod。
②modprobe -r：对应modpeobe。全部卸载依赖可能导致其它模块受到影响。
1.2 字符设备加载卸载
模块加载之后需要进行字符设备加载，字符设备注册一般在模块入口函数xxx_init中进行，注销在模块卸载函数xxx_exit中进行。函数原型为：
# major-主设备号 name-设备名 fops-指向设备操作函数集合变量
static inline int register_chrdev(unsigned int major, const char *name, const struct file_operations *fops)
static inline void unregister_chrdev(unsigned int major, const char *name)
注册设备时必须确保主设备号没被占用，使用**“cat /proc/devices”查看当前已用设备号**。
1.3 设备具体操作函数
假设对设备有打开(open)关闭(release)，读(read)写(write)操作的要求。
App中的函数就这样绑定到了驱动函数。
static struct file_operations test_fops = {.owner = THIS_MODULE, .open = chrtest_open,.read = chrtest_read,.write = chrtest_write,.release = chrtest_release,
};
1.4 添加LICENSE和作者信息
MODULE_LICENSE("GPL"); # 必须添加，采用GPL协议
MODULE_AUTHOR("finches"); # 可加可不加2. Linux设备号
Linux中每个设备都有设备号，由主设备号和次设备号组成。
主设备号表示某一个具体的驱动，次设备号表示使用这个驱动的各个设备。设备号由dev_t数据类型表示（其实就是unsigned int 32类型），其中高12位主设备号，低20位次设备号。所以主设备号范围为0-4095。
2.1 主设备号分配
1）静态分配：开发者指定一个设备号，使用“cat /proc/devices”查看，没被占用就可以用。
2）动态分配：注册字符设备之前申请一个设备号，卸载时释放设备号。推荐使用。
设备号申请函数：
int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count, const char *name)
# dev：保存申请到的设备号
# baseminor：次设备号起始地址，一个alloc_chrdev_region可以申请多个主设备号相同，次设备号不同的硬件
# count：申请设备数
# name：设备名
设备号释放函数：
void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count)
# from：要释放的设备号
# count：从from开始，要释放的设备号数量3. chrdevbase字符设备驱动开发实验
chrdevbase设备是一个虚拟设备，具有各100字节的读和写缓冲区。
1）编写驱动文件chrdevbase.c：
2）编写测试APP：
# open：pathname-要打开的设备或文件名。 flags-打开模式。
# 打开模式（必选的3个）：O_RDONLY只读；O_WRONLY只写；O_RDWR读写。
# 返回值：打开成功返回文件的描述符
int open(const char *pathname, int flags)# read：fd-要读取的文件描述符。 buf：数据读取到该缓冲区。 count：要读取的字节数。
# 返回值：读取成功返回读取到的字节数，返回0代表读到了文件末尾。
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count)# write：fd-要进行写的文件描述符。
# 返回值：返回写入的字节数。 返回0表示没有写入任何数据。
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);# close：
int close(int fd);
3）编译驱动程序为.ko模块：
4）测试应用：
arm-linux-gnueabihf-gcc chrdevbaseApp.c -o chrdevbaseApp # 编译
file chrdevbaseApp # 查看应用信息
在ubuntu中将.ko和App拷贝到/lib/modules/4.1.15下，在开发板上运行：
1）加载驱动模块并检查：
# 加载模块
modprobe chrdevbase.ko
# 若报错没有‘modules.dep’，输入‘depmod’命令即可自动生成# 查看当前存在的模块
lsmod# 查看系统所有设备
cat /proc/devices
2）创建设备节点文件：
# 创建了chrdevbase节点文件，c表示字符设备，200为主设备号，0是次设备号
mknod /dev/chrdevbase c 200 0
3）设备操作测试：
返回第一行：驱动程序中的chrdevbase_read函数输出信息
返回第二行：App输出的接收到的数据
4）卸载驱动模块：
rmmod chrdevbase.ko