memdevQueue.c和memdevQueue.h是驱动程序，另有两个测试程序，当设备中无数据可读时候阻塞进程，然后调用另一个测试程序向设备写入数据，此时设备中有数可以读取，则唤醒读进程，从设备中读取数据。
驱动程序
memdevQueue.h
#include<linux/ioctl.h> //包含ioctl已经命令定义等
#ifndef _MEMDEV_H_
#define _MEMDEV_H_
#ifndef MEMDEV_MAJOR
#define MEMDEV_MAJOR 250 /*预设的mem的主设备号*/
#endif
#ifndef MEMDEV_NR_DEVS
#define MEMDEV_NR_DEVS 2 /*设备数*/
#endif
#ifndef MEMDEV_SIZE
#define MEMDEV_SIZE 4096
#endif
/*mem设备描述结构体*/
struct mem_dev
{
char *data;
unsigned long size;
wait_queue_head_t my_read_queue; //在设备描述结构中添加读取等待队列，等待队列是属于设备的
};
/*定义命令所用的幻数和命令*/
#define MEMDEV_IOC_MAGIC 'm' //命令的类型占用八位，可以用字符型来代替，当然也可以用0x**,这样一个十六进制数字来定义命令类型type,type用来指定命令所属于那一个设备
#define MEMDEV_IOCPRINT _IO(MEMDEV_IOC_MAGIC,1)
#define MEMDEV_IOCGETDATA _IOR(MEMDEV_IOC_MAGIC,2,int) //从设备中读取数据
#define MEMDEV_IOCSETDATA _IOW(MEMDEV_IOC_MAGIC,3,int) //向设备中写入命令
#define MEMDEV_NUMBER 3 //定义命令的最大数，可以用来控制判段命令的有效性
#endif /* _MEMDEV_H_ */
memdevQueue.C
#include <linux/module.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/system.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <linux/slab.h> //include in kmalloc and kfree
#include "memdevQueue.h"
static int mem_major = MEMDEV_MAJOR; //预设的主设备号254，在头文件中定义
module_param(mem_major, int, S_IRUGO);
struct mem_dev *mem_devp; /*设备结构体指针，后面我们要为他分配内存，定义一个结构体指针，mem_devp要指向一个结构体，我们自然要为这个结构体分配空间，如果结构体中还有指针，我们还要为结构体中的指针分配空间*/
struct cdev cdev;
bool have_data=false; //标示设备中是否有数据可以读，初始化为FALSE没有数据可以读取
/*文件打开函数*/
int mem_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
struct mem_dev *dev;
/*获取次设备号*/
int num = MINOR(inode->i_rdev);
if (num >= MEMDEV_NR_DEVS)
return -ENODEV;
dev = &mem_devp[num]; //通过次设备号来确定操作的是第几个设备
/*将设备描述结构指针赋值给文件私有数据指针*/
filp->private_data = dev; //操作的文件和对应的设备绑定起来，保存起来对应的struct inode，因为在其它函数里面，我们没法打开struct inode，来确定要操作的物理文件是哪个
return 0;
}
/*ioctl函数，用来控制设备*/
int mem_ioctl(struct inode *inode,struct file *filp,unsigned int cmd,unsigned long arg)
{
int err=0;
int date_buffer=0;
if(_IOC_TYPE(cmd)!=MEMDEV_IOC_MAGIC) //提取出来命令的 类型 ，检查该命令是不是该设备的
{
return -EINVAL;
}
if(_IOC_NR(cmd)>MEMDEV_NUMBER) //检查传来的命令的 序号 有没有超过命令的最大数，超过了说明命令非法
{
return -EINVAL;
}
//通过了上面的检查，说明该命令合法，下面要检查该命令如果带有参数，检查参数的合法性，要分为读和写两个方面来检查
if(_IOC_DIR(cmd)&_IOC_READ) //_IOC_DIR是检查命令的方向,和_iOC_READ与运算后如果为1，表示是读的命令，要检查参数空间是否可写
err=!access_ok(VERIFY_WRITE,(void *)arg,_IOC_SIZE(cmd));
else if(_IOC_DIR(cmd)&_IOC_WRITE)
err=!access_ok(VERIFY_READ,(void *)arg,_IOC_SIZE(cmd)); //access_ok检查空间的可用性，如果不可用，失败，则返回0
if(err)
return -EFAULT;
/*根据命令，执行相应的操作*/
switch(cmd)
{
case MEMDEV_IOCPRINT:
printk("<0>The device recieve MEMDEV_IOCPRINT command！/n/n");
break;
case MEMDEV_IOCGETDATA:
date_buffer=1111;
err=__put_user(date_buffer,(int *)arg); //吧数据写入到用户空间arg中
break;
case MEMDEV_IOCSETDATA:
err=__get_user(date_buffer,(int *)arg); //从用户空间arg中读取数据，写入到buffer里面保存起来。
printk("<0>Get from user arg %d/n",date_buffer);
break;
default:
printk("<0>cmd wrong!");
return -EFAULT;
}
return err;
}
/*文件释放函数*/
int mem_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
return 0;
}
/*读函数*/
static ssize_t mem_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
{
unsigned long p = *ppos;
unsigned int count = size;
int ret = 0;
struct mem_dev *dev = filp->private_data; /*获得设备结构体指针*/
//struct mem_dev *dev=dev; //在open时候保存的次设备，因为我们在mem_read函数里面是没法获得次设备号的，我们就不知道操作的是哪一个设备，所以在open时候，我们把次设备号提取出来，保存到打开的file结构体里面
/*判断读位置是否有效*/
if (p >= MEMDEV_SIZE)
return 0; //读取的位置大于文件的大小，读取失败
if (count > MEMDEV_SIZE - p)
count = MEMDEV_SIZE - p; //要读取的大小大于文件指针到文件结尾的大小，改变读取的数据量大小
//然后判断是否有数据可以读取，没有数据读取时候，并且阻塞后，要一直循环，假如被唤醒，要看有没有数据，没有数据时候要继续在阻塞，除非在write中写入了数据have_data置为了1
//这时候才不会阻塞
while(!have_data)
{
// if(filp->f_flags & O_NONBLOCK)
// return -EAGAIN; //设置了非阻塞标志位，没有数据时候立即返回，
printk(KERN_EMERG "读数据进程阻塞.../n");
wait_event_interruptible(dev->my_read_queue,have_data); //把该进程阻塞，加入到该打开设备的读取阻塞队列
}
/*读数据到用户空间*/
if (copy_to_user(buf, (void*)(dev->data + p), count))
{
printk("<0>copy_to_user failed.../n");
ret = - EFAULT;
}
else
{
*ppos += count; //修改文件中指针，
ret = count; //把读到的数据量大小返回
printk(KERN_INFO "read %d bytes(s) from %d/n", count, p);
}
have_data=false; //在唤醒进程，并且读取了数据后，没有数据可以读了，应该把标志位置为
return ret;
}
/*写函数*/
static ssize_t mem_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
{
unsigned long p = *ppos;
unsigned int count = size;
int ret = 0;
struct mem_dev *dev = filp->private_data; /*获得设备结构体指针*/
/*分析和获取有效的写长度*/
if (p >= MEMDEV_SIZE)
return 0;
if (count > MEMDEV_SIZE - p)
count = MEMDEV_SIZE - p;
/*从用户空间写入数据*/
if (copy_from_user(dev->data + p, buf, count))
ret = - EFAULT;
else
{
*ppos += count;
ret = count;
printk(KERN_INFO "written %d bytes(s) from %d/n", count, p);
}
printk(KERN_EMERG "write message: %s/n",dev->data);
//写入了了数据后，有新数据可以读取了，可以唤醒进程了
have_data=true; //更改标志
wake_up(&(dev->my_read_queue)); //唤醒进程
return ret;
}
/* seek文件定位函数 ，每个file_operation里面的函数都有struct file *filp这个参数*/
static loff_t mem_llseek(struct file *filp, loff_t offset, int whence) //后两个参数是从llseek（）里面传递下来的
{
loff_t newpos;
switch(whence) {
case 0: /* SEEK_SET */
newpos = offset;
break;
case 1: /* SEEK_CUR */
newpos = filp->f_pos + offset;
break;
case 2: /* SEEK_END */
newpos = MEMDEV_SIZE -1 + offset;
break;
default: /* can't happen */
return -EINVAL;
}
if ((newpos<0) || (newpos>MEMDEV_SIZE))
return -EINVAL;
filp->f_pos = newpos; //改变文件读写指针位置
return newpos;
}
/*文件操作结构体*/
static const struct file_operations mem_fops =
{
.owner = THIS_MODULE,
.llseek = mem_llseek,
.read = mem_read,
.write = mem_write,
.open = mem_open,
.release = mem_release,
.ioctl=mem_ioctl,
};
/*设备驱动模块加载函数*/
static int memdev_init(void)
{
int result;
int i;
dev_t devno = MKDEV(mem_major, 0); //MKDEV宏把主设备号254和此设备号0共同构成一个设备号
/* 静态申请设备号*/
if (mem_major) //mem_major 非零时候静态分配设备号
result = register_chrdev_region(devno, 2, "memdev"); //从devno开始注册2设备号，设备名是memdev
else /* 动态分配设备号 */
{
result = alloc_chrdev_region(&devno, 0, 2, "memdev"); //次设备号从0开始
mem_major = MAJOR(devno); //取出主设备号
}
if (result < 0)
return result;
/*初始化cdev结构*/
//前面我们通过struct cdev cdev分配了设备结构，这里不用*cdev_alloc（void ）来分配设备了
cdev_init(&cdev, &mem_fops); //绑定文件操作函数集，两个参数都是指针
cdev.owner = THIS_MODULE; //.owner这表示谁拥有你这个驱动程序，
cdev.ops = &mem_fops;
/* 注册 向内核添加字符设备 */
cdev_add(&cdev, MKDEV(mem_major, 0), MEMDEV_NR_DEVS);
/* 为设备描述结构分配内存*/
mem_devp = kmalloc(MEMDEV_NR_DEVS * sizeof(struct mem_dev), GFP_KERNEL);
if (!mem_devp) /*申请失败*/
{
result = - ENOMEM;
goto fail_malloc;
}
memset(mem_devp, 0, sizeof(struct mem_dev)); //清空内存
/*为设备分配内存*/
for (i=0; i < MEMDEV_NR_DEVS; i++)
{
mem_devp[i].size = MEMDEV_SIZE;
mem_devp[i].data = kmalloc(MEMDEV_SIZE, GFP_KERNEL);
memset(mem_devp[i].data, 0, MEMDEV_SIZE);
//既然是阻塞性设备驱动程序，那么在初始化模块时候应该初始化读取数据阻塞的队列
init_waitqueue_head(&(mem_devp[i].my_read_queue)); //注意参数是指针
}
return 0;
fail_malloc:
unregister_chrdev_region(devno, 1);
return result;
}
/*模块卸载函数*/
static void memdev_exit(void)
{
cdev_del(&cdev); /*注销设备*/
kfree(mem_devp); /*释放设备结构体内存*/
unregister_chrdev_region(MKDEV(mem_major, 0), 2); /*释放设备号*/
}
MODULE_AUTHOR("David Xie");
MODULE_LICENSE("GPL");
module_init(memdev_init);
module_exit(memdev_exit);
写数据测试程序：
//开辟内存作为设备，刚开始没有数据可以读，然后阻塞读的进程，当有数据可以读时候唤醒这个进程，本程序负责写入数据，然后从等待队列中唤醒阻塞进程
#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
int main()
{
int fd;
char Buf[4096];
/*初始化Buf*/
strcpy(Buf,"ECJTU CERT xiesiyuan");
printf("WRITE BUF: %s/n",Buf);
/*打开设备文件*/
fd=open("/dev/memdev_Q",O_RDWR);
if (fd == NULL)
{
printf("WRITE Open Memdev0 Error!/n");
return -1;
}
/*写入设备*/
if(write(fd,Buf, sizeof(Buf))<0)
{
printf("WRITE write to dev error!/n");
return -1;
}
close(fd);
return 0;
}
读设备测试程序:
#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
int main()
{
FILE *fp0 = NULL;
char Buf[4096];
/*初始化Buf*/
strcpy(Buf,"Mem is char dev!");
printf("READ: befor read BUF: %s/n",Buf);
/*打开设备文件*/
fp0 = fopen("/dev/memdev_Q","r+");
if (fp0 == NULL)
{
printf("READ Open Memdev0 Error!/n");
return -1;
}
fseek(fp0,0,SEEK_SET);
/*读出设备*/
fread(Buf, sizeof(Buf), 1, fp0);
/*检测结果*/
printf("READ:After read BUF: %s/n",Buf);
return 0;
}
在读程序中也可以使用open,read等标准系统调用