嵌入式驱动开发详解1（系统调用）

文章目录

符设备驱动架构
read函数详解
- 用户层read函数
- 内核层read函数
具体实现
- 用户层代码
内核层代码
细节分析

符设备驱动架构

在这里插入图片描述如上图所示，应用层程序直接用系统提供的API函数即可调用驱动层相应的函数，中间的具体过程都是由linux内核实现的，下面我们用read函数来举例子。

read函数详解

用户层read函数

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count)

read 函数参数含义如下：
fd：要读取的文件描述符，读取文件之前要先用 open 函数打开文件，open 函数打开文件成功以后会得到文件描述符。
buf：数据读取到此 buf 中。
count：要读取的数据长度，也就是字节数。
返回值：读取成功的话返回读取到的字节数；如果返回 0 表示读取到了文件末尾；如果返回负值，表示读取失败。
在 Ubuntu 中输入“man 2 read”命令即可查看 read 函数的详细内容。

内核层read函数

ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);

返回类型 ssize_t：ssize_t 是一个数据类型，用于表示有符号的大小或者返回值。在这种情况下，它表示读取操作成功读取的字节数，或者在发生错误时返回的错误码。
struct file*：指向一个file结构体的指针，该结构体包含了与文件描述符相关的信息，如文件的当前位置（f_pos）、文件状态标志（f_flags）等。
char _user*：这是一个指向用户空间缓冲区的指针，用于存储从设备读取的数据。__user 关键字表示这个指针指向用户空间的内存区域，内核需要通过特定的接口来访问。
size_t：一个无符号整数类型，表示尝试读取的最大字节数。
loff_t*：指向一个loff_t类型的指针，loff_t是一个数据类型，用于表示文件偏移量。这个参数用于指定从文件的哪个位置开始读取数据，并在读取操作后更新文件的当前位置。
这个函数指针通常作为file_operations结构体的一部分，当用户空间发起一个read系统调用时，内核会根据文件描述符找到对应的file结构体，并调用其read函数指针指向的函数来执行实际的读操作。

具体实现

用户层代码

用户层的代码如下所示：

int main(int argc,char *argv[])
{
    int fd,ret;
    char *filename;
    unsigned char key_value;
    filename = argv[1];
    fd = open(filename ,O_RDWR);
    while(1){
        ret = read(fd,&key_value,sizeof(key_value)); 
        if(ret > 0){
        	if(key_value == KEY_VALUE){
            	printf("KEY PRESS, value = %x\r\n",key_value);
        	}
        }
    }
    ret = close(fd);
    return 0;
}

只需要重点关注read函数的实现即可。

内核层代码

内核层代码的实现如下：


static ssize_t key_read(struct file *file, char __user *buf,
				size_t count, loff_t *off)
{
	unsigned char value;
	int ret;
	struct key_dev *dev = file->private_data;
	if(gpio_get_value(dev->key_gpio) == 0){
		while(!gpio_get_value(dev->key_gpio));
		atomic_set(&dev->keyvalue,KEY_VALUE);
	}else {
		atomic_set(&dev->keyvalue,INVAKEY);
	}
	value = atomic_read(&dev->keyvalue);
	ret = copy_to_user(buf,&value,sizeof(value));
	return ret;
}
static const struct file_operations key_fops = {
	.owner	= THIS_MODULE,
	.open	= key_open,
	.read	= key_read,
};