嵌入式ARM Linux系统构成(4)：设备驱动程序

4. 设备驱动程序在内核中的位置

在嵌入式ARM Linux系统中，驱动位于内核源码的drivers/目录下，按照设备类型划分子目录，如char、block、net、i2c、spi等。ARM平台相关的代码则存放在arch/arm/中，包括板级初始化、中断处理等。

5. 编写一个简单的字符设备驱动

下面我们通过一个虚拟的字符设备示例，展示驱动的基本骨架。这个驱动将创建一个名为“mydev”的设备，支持打开、读取和写入操作。

#include #include #include #define DEVICE_NAME "mydev"#define BUF_LEN 80static int major;static char device_buf[BUF_LEN];static int mydev_open(struct inode *inode, struct file *file){    printk(KERN_INFO "mydev opened");    return 0;}static int mydev_release(struct inode *inode, struct file *file){    printk(KERN_INFO "mydev closed");    return 0;}static ssize_t mydev_read(struct file *file, char __user *buf, size_t len, loff_t *off){    size_t bytes = len < BUF_LEN ? len : BUF_LEN;    if (copy_to_user(buf, device_buf, bytes))        return -EFAULT;    printk(KERN_INFO "sent %zu bytes to user", bytes);    return bytes;}static ssize_t mydev_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t len, loff_t *off){    size_t bytes = len < BUF_LEN ? len : BUF_LEN;    if (copy_from_user(device_buf, buf, bytes))        return -EFAULT;    printk(KERN_INFO "received %zu bytes from user", bytes);    return bytes;}static struct file_operations fops = {    .owner = THIS_MODULE,    .open = mydev_open,    .release = mydev_release,    .read = mydev_read,    .write = mydev_write,};static int __init mydev_init(void){    major = register_chrdev(0, DEVICE_NAME, &fops);    if (major < 0) {        printk(KERN_ALERT "Failed to register device");        return major;    }    printk(KERN_INFO "mydev loaded with major number %d", major);    return 0;}static void __exit mydev_exit(void){    unregister_chrdev(major, DEVICE_NAME);    printk(KERN_INFO "mydev unloaded");}module_init(mydev_init);module_exit(mydev_exit);MODULE_LICENSE("GPL");MODULE_AUTHOR("Your Name");MODULE_DESCRIPTION("A simple character device driver example for ARM Linux");  

这段代码定义了设备打开、关闭、读写的函数，并通过file_operations结构注册到内核。注意使用了copy_to_user/copy_from_user来安全地在内核空间和用户空间之间传输数据，这是驱动开发中的关键点。

6. 编译驱动程序（内核模块）

在嵌入式ARM环境下，我们需要使用交叉编译工具链。假设你的内核源码位于~/linux，并且已经配置好ARM架构，可以编写如下的Makefile：

obj-m := mydev.oKERNELDIR := ~/linuxPWD := $(shell pwd)default:    $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- modulesclean:    $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) clean  

运行make后，会生成mydev.ko文件，这就是内核模块。

7. 加载和测试驱动

将生成的.ko文件拷贝到目标ARM板上，然后执行：

insmod mydev.ko   # 加载模块dmesg | tail      # 查看内核日志，确认加载成功  

加载后，需要手动创建设备节点（如果内核未自动创建）：

mknod /dev/mydev c 240 0   # 240是系统分配的主设备号，需根据实际情况修改  

然后就可以通过简单的程序或命令行测试：

echo "hello" > /dev/mydevcat /dev/mydev  

8. 在ARM嵌入式平台上的注意事项

嵌入式ARM Linux驱动开发与普通PC上的驱动开发有一些区别：

• 必须使用交叉编译工具链，生成目标架构的代码。
• 硬件访问通常需要操作特定的寄存器，这可能涉及ioremap、读写函数等。
• 中断处理、DMA等需要根据具体硬件平台实现。
• 设备树（Device Tree）在现代ARM Linux中被广泛使用，用于传递硬件配置信息。

本文的示例仅用于理解概念，实际驱动会更复杂，但核心思想是一致的。

9. 总结

本文介绍了嵌入式ARM Linux系统中设备驱动程序的基本概念、类型、编写框架以及编译加载方法。通过一个简单的字符设备驱动示例，我们展示了从代码到测试的完整流程。掌握嵌入式Linux设备驱动开发是深入理解系统构成的关键，也是进行ARM驱动开发的基础。后续文章将继续探讨中断、设备树等高级主题。

本文关键词：嵌入式Linux设备驱动, ARM驱动开发, 字符设备驱动, 内核模块