文件私有数据实验 | 立创开发板技术文档中心

在驱动开发中，通常会为每个设备创建一个设备结构体，用来存放该设备的硬件信息。本章将讲解设备结构体的工作原理以及如何处理文件中的私有数据。

一、文件私有数据简介

在 Linux 系统中，虽然没有强制要求使用文件私有数据，但驱动开发中广泛采用这一方法，这已成为一种常见做法。Linux 的 struct file 结构体中专门设置了一个字段（域），供驱动程序存储自己的私有数据。

在 Linux 设备驱动中，文件私有数据（private_data）是一个常用方法。它的作用是将设备结构体的地址保存到文件私有数据指针中，这样就能在打开设备时记录设备信息，并在后续的读写操作中直接使用这些数据。具体来说：

open 函数中：将设备结构体的地址赋值给 private_data；
read/write 函数中：通过 private_data 获取设备信息，执行具体操作。

这种方式让设备信息在驱动的不同函数之间传递变得简单直接。

struct device_test dev1;

static int cdev_test_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    file->private_data = &dev1;
    return 0;
}

在代码中，我们首先创建了一个名为 dev1 的设备信息结构。当设备被打开时，我们把设备的私有数据指针设置为指向这个 dev1 结构。这样在后续的读操作和写操作中，就可以直接通过这个私有数据指针访问到设备的数据了。

static ssize_t cdev_test_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *off)
{
    struct device_test *test_dev = (struct device_test *)file->private_data;
    return 0;
}

二、实验程序编写

源代码下载

bash

git clone git@gitee.com:yangxuesong314/linux-driver.git

代码位于：linux-driver/05.字符设备驱动模型/06.文件私有数据实验

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/kdev_t.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/uaccess.h>

struct device_test {
    dev_t dev_num;
    int major;
    int minor;
    struct cdev cdev_test;
    struct class *class;
    struct device *device;
    char kbuf[32];
};

struct device_test dev1;

static int cdev_test_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    file->private_data = &dev1;
    printk("This is cdev_test_open\r\n");
    return 0;
}

static ssize_t cdev_test_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *off)
{
    struct device_test *test_dev = (struct device_test *)file->private_data;
    if (copy_from_user(test_dev->kbuf, buf, size) != 0) {
        printk("copy_from_user error\r\n");
        return -1;
    }
    printk("This is cdev_test_write\r\n");
    printk("kbuf is %s\r\n", test_dev->kbuf); //打印kbuf的值
    return 0;
}

static ssize_t cdev_test_read(struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *off)
{
    struct device_test *test_dev = (struct device_test *)file->private_data;
    if (copy_to_user(buf, test_dev->kbuf, strlen(test_dev->kbuf)) != 0) {
        printk("copy_to_user error\r\n");
        return -1;
    }
    printk("This is cdev_test_read\r\n");
    return 0;
}

static int cdev_test_release(struct inode *inode, struct file *file)
{
    printk("This is cdev_test_release\r\n");
    return 0;
}

struct file_operations cdev_test_fops = {
    .owner   = THIS_MODULE,
    .open    = cdev_test_open,
    .read    = cdev_test_read,
    .write   = cdev_test_write,
    .release = cdev_test_release,
};

static int __init chr_fops_init(void)
{
    int ret;
    ret = alloc_chrdev_region(&dev1.dev_num, 0, 1, "alloc_name");
    if (ret < 0) {
        printk("alloc_chrdev_region is error\n");
    }
    printk("alloc_chrdev_region is ok\n");
    dev1.major = MAJOR(dev1.dev_num);
    dev1.minor = MINOR(dev1.dev_num);
    printk("major is %d \r\n", dev1.major); //打印主设备号
    printk("minor is %d \r\n", dev1.minor); //打印次设备号

    dev1.cdev_test.owner = THIS_MODULE;
    cdev_init(&dev1.cdev_test, &cdev_test_fops);
    cdev_add(&dev1.cdev_test, dev1.dev_num, 1);

    dev1.class = class_create(THIS_MODULE, "test");
    dev1.device = device_create(dev1.class, NULL, dev1.dev_num, NULL, "test");

    return 0;
}

static void __exit chr_fops_exit(void)
{
    unregister_chrdev_region(dev1.dev_num, 1);
    cdev_del(&dev1.cdev_test);
    device_destroy(dev1.class, dev1.dev_num);
    class_destroy(dev1.class);
}

module_init(chr_fops_init);
module_exit(chr_fops_exit);
MODULE_LICENSE("GPL v2");

实验：

insmod file.ko

一、文件私有数据简介 ​

二、实验程序编写 ​

一、文件私有数据简介

二、实验程序编写