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第一：自動創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)方法

1、使用 class_create 函數(shù)創(chuàng)建一個類。

2、使用 device_create 函數(shù)在我們創(chuàng)建的類下面創(chuàng)建一個設(shè)備。

第二：自動創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)簡介

Linux驅(qū)動實(shí)驗(yàn)中，通過使用insmod命令加載模塊后，需要通過mknod命令手動創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)，這樣使用起來比較麻煩，并且不可能每個設(shè)備都這樣操作， Linux 系統(tǒng)的存在就是為了方便使用，所以我們來看一下如何實(shí)現(xiàn)自動創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)，當(dāng)加載模塊時，在/dev 目錄下自動創(chuàng)建相應(yīng)的設(shè)備文件。怎么自動創(chuàng)建一個設(shè)備節(jié)點(diǎn)呢?在嵌入式 Linux 中使用 mdev 來實(shí)現(xiàn)設(shè)備節(jié)點(diǎn)文件的自動創(chuàng)建和刪除。

udev 是一種工具，它能夠根據(jù)系統(tǒng)中的硬件設(shè)備的狀態(tài)動態(tài)更新設(shè)備文件，包括設(shè)備文件的創(chuàng)建，刪除等。設(shè)備文件通常放在/dev 目錄下。使用 udev 后，在/dev 目錄下就只包含系統(tǒng)中真正存在的設(shè)備。而mdev 是 udev 的簡化版本,是 busybox 中所帶的程序,最適合用在嵌入式系統(tǒng),而 udev 一般用在 PC 上的linux 中,相對 mdev 來說要復(fù)雜些，所以在嵌入式 Linux 中使用 mdev 來實(shí)現(xiàn)設(shè)備節(jié)點(diǎn)文件的自動創(chuàng)建和刪除。

第三：創(chuàng)建和刪除類函數(shù)

內(nèi)核中定義了struct class結(jié)構(gòu)體，一個struct class結(jié)構(gòu)體類型變量對應(yīng)一個類，內(nèi)核同時提供了class_create用來創(chuàng)建一個類，這個類存放于 sysfs 下面，一旦創(chuàng)建好了這個類，再調(diào)用 device_create來在/dev 目錄下創(chuàng)建相應(yīng)的設(shè)備節(jié)點(diǎn)。這樣，加載模塊的時候，用戶空間中的 udev 會自動響應(yīng) device_create，去/sysfs 下尋找對應(yīng)的類從而創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)。

在 Linux 驅(qū)動程序中一般通過 class_create 和 class_destroy 來完成設(shè)備節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)建和刪除。首先要創(chuàng)建一個 class 類結(jié)構(gòu)體， class 結(jié)構(gòu)體定義在 include/linux/device.h 里面。class_create 是個宏，宏定義如下：#define class_create(owner, name)

({ 
static struct lock_class_key __key; 
__class_create(owner, name, &__key); 
})
 
struct class *__class_create(struct module *owner, const char *name,struct lock_class_key *key)

class_create一共有兩個參數(shù)，參數(shù)owner 一般為 THIS_MODULE，參數(shù) name 是類名字。返回值是個指向結(jié)構(gòu)體 class 的指針，也就是創(chuàng)建的類。

卸載驅(qū)動程序的時候需要刪除掉類，類刪除函數(shù)為class_destroy，函數(shù)原型如下：

void class_destroy(struct class *cls);//參數(shù) cls 就是要刪除的類。

第四：創(chuàng)建設(shè)備函數(shù)

當(dāng)使用上節(jié)的函數(shù)創(chuàng)建完成一個類后，使用device_create 函數(shù)在這個類下創(chuàng)建一個設(shè)備。

device_create函數(shù)原型如下：

struct device *device_create(struct class *class,
struct device *parent,
dev_t devt,
void *drvdata,
const char *fmt, ...)

device_create是個可變參數(shù)函數(shù)，參數(shù)class就是設(shè)備要創(chuàng)建哪個類下面；參數(shù)parent是父設(shè)備，一般為NULL，也就是沒有父設(shè)備；參數(shù)devt是設(shè)備號；參數(shù)drvdata是設(shè)備可能會使用的一些數(shù)據(jù)，一般為NULL；參數(shù)fmt是設(shè)備名字，如果設(shè)置fmt=xxx的話，就會生成/dev/xxx這個設(shè)備文件。返回值就是創(chuàng)建好的設(shè)備。同樣的，卸載驅(qū)動的時候需要刪除掉創(chuàng)建的設(shè)備，設(shè)備刪除函數(shù)為 device_destroy，函數(shù)原型如下：

void device_destroy(struct class *class, dev_t devt)

參數(shù)class是要刪除的設(shè)備所處的類，參數(shù)devt是要刪除的設(shè)備號。

第五：創(chuàng)建類函數(shù)

chrdev.c文件完整代碼如下所示：

#include  //初始化頭文件
#include  //最基本的文件， 支持動態(tài)添加和卸載模塊。
#include  //包含了文件操作相關(guān) struct 的定義， 例如大名鼎鼎的struct file_operations
#include 
#include  //對字符設(shè)備結(jié)構(gòu) cdev 以及一系列的操作函數(shù)的定義。 
                        //包含了 cdev 結(jié)構(gòu)及相關(guān)函數(shù)的定義。
 
#define DEVICE_NUMBER 1 //定義次設(shè)備號的個數(shù)
#define DEVICE_SNAME "schrdev" //定義靜態(tài)注冊設(shè)備的名稱
#define DEVICE_ANAME "achrdev" //定義動態(tài)注冊設(shè)備的名稱
#define DEVICE_MINOR_NUMBER 0 //定義次設(shè)備號的起始地址
 
#include  //包含了 device、 class 等結(jié)構(gòu)的定義
 
#define DEVICE_CLASS_NAME "chrdev_class" //宏定義類名
 
static int major_num, minor_num; //定義主設(shè)備號和次設(shè)備號
struct class *class; //定義類
struct cdev cdev;//定義一個 cdev 結(jié)構(gòu)體
 
module_param(major_num, int, S_IRUSR); //驅(qū)動模塊傳入普通參數(shù) major_num
module_param(minor_num, int, S_IRUSR); //驅(qū)動模塊傳入普通參數(shù) minor_num
 
dev_t dev_num;
 
int chrdev_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    printk("chrdev_open
");
    return 0;
} 
 
struct file_operations chrdev_ops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = chrdev_open
};
 
static int hello_init(void)
{
    int ret; //函數(shù)返回值
    if (major_num)
    {
         /*靜態(tài)注冊設(shè)備號*/
         printk("major_num = %d
", major_num); //打印傳入進(jìn)來的主設(shè)備號
         printk("minor_num = %d
", minor_num); //打印傳入進(jìn)來的次設(shè)備號
         //MKDEV 將主設(shè)備號和次設(shè)備號合并為一個設(shè)備號
         dev_num = MKDEV(major_num, minor_num);
         ret = register_chrdev_region(dev_num, DEVICE_NUMBER, DEVICE_SNAME); //注冊設(shè)備號
         if (ret < 0)
         {
              printk("register_chrdev_region error
");
         } 
         printk("register_chrdev_region ok
"); //靜態(tài)注冊設(shè)備號成功
    } 
    else
    {
         /*動態(tài)注冊設(shè)備號*/
         ret = alloc_chrdev_region(&dev_num, DEVICE_MINOR_NUMBER, 1, DEVICE_ANAME);
         if (ret < 0)
         {
             printk("alloc_chrdev_region error
");
         } 
         printk("alloc_chrdev_region ok
"); //動態(tài)注冊設(shè)備號成功
         major_num = MAJOR(dev_num); //將主設(shè)備號取出來
         minor_num = MINOR(dev_num); //將次設(shè)備號取出來
         printk("major_num = %d
", major_num); //打印傳入進(jìn)來的主設(shè)備號
         printk("minor_num = %d
", minor_num); //打印傳入進(jìn)來的次設(shè)備號
    } 
    cdev.owner = THIS_MODULE;
    //cdev_init 函數(shù)初始化 cdev 結(jié)構(gòu)體成員變量
    cdev_init(&cdev, &chrdev_ops);
    //完成字符設(shè)備注冊到內(nèi)核
    cdev_add(&cdev, dev_num, DEVICE_NUMBER);
    //創(chuàng)建類
    class = class_create(THIS_MODULE, DEVICE_CLASS_NAME);
    return 0;
}
 
static void hello_exit(void)
{
    unregister_chrdev_region(MKDEV(major_num, minor_num), DEVICE_NUMBER);
    //注銷設(shè)備號
    cdev_del(&cdev);
    //刪除類
    class_destroy(class);
   printk("gooodbye! 
");
}
 
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

將代碼編譯成模塊，利用驅(qū)動程序里面的Makefile文件。

編譯并加載，如果創(chuàng)建類成功以后，會在開發(fā)板的/sys/class/下面生成一個名為“chrdev_class”的類?，F(xiàn)在沒有加載驅(qū)動的情況，如下圖所示：ls /sys/class

第六：創(chuàng)建設(shè)備函數(shù)

在前面代碼的基礎(chǔ)上添加創(chuàng)建設(shè)備的代碼，如下所示：

#include  //初始化頭文件
#include  //最基本的文件， 支持動態(tài)添加和卸載模塊。
#include  //包含了文件操作相關(guān) struct 的定義， 例如struct file_operations
#include 
 
#include  //對字符設(shè)備結(jié)構(gòu) cdev 以及一系列的操作函數(shù)的定義。
                        //包含了 cdev 結(jié)構(gòu)及相關(guān)函數(shù)的定義。
 
#define DEVICE_NUMBER 1 //定義次設(shè)備號的個數(shù)
#define DEVICE_SNAME "schrdev" //定義靜態(tài)注冊設(shè)備的名稱
#define DEVICE_ANAME "achrdev" //定義動態(tài)注冊設(shè)備的名稱
#define DEVICE_MINOR_NUMBER 0 //定義次設(shè)備號的起始地址
 
#include  //包含了 device、 class 等結(jié)構(gòu)的定義
 
#define DEVICE_CLASS_NAME "chrdev_class"
#define DEVICE_NODE_NAME "chrdev_test" //宏定義設(shè)備節(jié)點(diǎn)的名字
 
static int major_num, minor_num; //定義主設(shè)備號和次設(shè)備號
struct class *class; /* 類 */
struct device *device; /* 設(shè)備 */
struct cdev cdev; //定義一個 cdev 結(jié)構(gòu)體
 
module_param(major_num, int, S_IRUSR); //驅(qū)動模塊傳入普通參數(shù) major_num
module_param(minor_num, int, S_IRUSR); //驅(qū)動模塊傳入普通參數(shù) minor_num
dev_t dev_num; /* 設(shè)備號 */
 
/***
* @description: 打開設(shè)備
* @param {structinode} *inode：傳遞給驅(qū)動的 inode
* @param {structfile} *file：設(shè)備文件， file 結(jié)構(gòu)體有個叫做 private_data 的成員變量，
* 一般在 open 的時候?qū)?private_data 指向設(shè)備結(jié)構(gòu)體。
* @return: 0 成功;其他 失敗
*/
int chrdev_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    printk("chrdev_open
");
    return 0;
}
 
// 設(shè)備操作函數(shù)結(jié)構(gòu)體
struct file_operations chrdev_ops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = chrdev_open
};
 
/**
* @description: 驅(qū)動入口函數(shù)
* @param {*}無
* @return {*} 0 成功;其他 失敗
*/
static int hello_init(void)
{
    int ret; //函數(shù)返回值
    if (major_num)
    {
        /*靜態(tài)注冊設(shè)備號*/
        printk("major_num = %d
", major_num); //打印傳入進(jìn)來的主設(shè)備號
        printk("minor_num = %d
", minor_num); //打印傳入進(jìn)來的次設(shè)備號
        dev_num = MKDEV(major_num, minor_num); 
        //MKDEV 將主設(shè)備號和次設(shè)備號合并為一個設(shè)備號
        ret = register_chrdev_region(dev_num, DEVICE_NUMBER, DEVICE_SNAME); //注冊設(shè)備號
        if (ret < 0)
        {
            printk("register_chrdev_region error
");
        } 
        printk("register_chrdev_region ok
"); //靜態(tài)注冊設(shè)備號成功
    } 
    else
    {
        /*動態(tài)注冊設(shè)備號*/
        ret = alloc_chrdev_region(&dev_num, DEVICE_MINOR_NUMBER, 1, DEVICE_ANAME);
        if (ret < 0)
        {
            printk("alloc_chrdev_region error
");
        }
        printk("alloc_chrdev_region ok
"); //動態(tài)注冊設(shè)備號成功
        major_num = MAJOR(dev_num); //將主設(shè)備號取出來
        minor_num = MINOR(dev_num); //將次設(shè)備號取出來
        printk("major_num = %d
", major_num); //打印傳入進(jìn)來的主設(shè)備號
        printk("minor_num = %d
", minor_num); //打印傳入進(jìn)來的次設(shè)備號
    } 
    // 初始化 cdev
    cdev.owner = THIS_MODULE;
    cdev_init(&cdev, &chrdev_ops);
    // 向系統(tǒng)注冊設(shè)備
    cdev_add(&cdev, dev_num, DEVICE_NUMBER);
    // 創(chuàng)建 class 類
    class = class_create(THIS_MODULE, DEVICE_CLASS_NAME);
    // 在 class 類下創(chuàng)建設(shè)備
    device = device_create(class, NULL, dev_num, NULL, DEVICE_NODE_NAME);
    return 0;
} 
 
/**
* @description: 驅(qū)動出口函數(shù)
* @param {*}無
* @return {*}無
*/
static void hello_exit(void)
{
    //注銷設(shè)備號
    unregister_chrdev_region(MKDEV(major_num, minor_num), DEVICE_NUMBER);
    //刪除設(shè)備
    cdev_del(&cdev);
    //注銷設(shè)備
    device_destroy(class, dev_num);
    //刪除類
    class_destroy(class);
    printk("gooodbye! 
");
} 
 
// 將上面兩個函數(shù)指定為驅(qū)動的入口和出口函數(shù)
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
// LICENSE 和作者信息
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("zuomu");

編寫應(yīng)用測試程序如下所示：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
int main(int argc,char *argv[])
{
    int fd;
    char buf[64] = {0};
    fd = open("/dev/chrdev_test",O_RDWR); //打開設(shè)備節(jié)點(diǎn)
    if(fd < 0)
    {
         perror("open error 
");
         return fd;
    } 
    close(fd);
    return 0;
}

輸入命令編譯app.c ，利用驅(qū)動里面的Makefile文件實(shí)現(xiàn)。

第七：具體效果如下：

將前面加載的驅(qū)動卸載掉，再加載新編譯好的的驅(qū)動，如下圖所示：
rmmod chrdev
insmod chrdev.ko

輸入以下命令查看/sys/class 下面是否生成類，如下圖所示：ls /sys/class/chrdev_class/

輸入以下命令查看下是否生成了設(shè)備節(jié)點(diǎn)ls /dev/chrdev_test

總結(jié)：利用標(biāo)準(zhǔn)字符驅(qū)動模型，自動生成設(shè)備節(jié)點(diǎn)，在開發(fā)過程具有重要意義。

審核編輯：郭婷

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