主設(shè)備號--驅(qū)動(dòng)模塊與設(shè)備節(jié)點(diǎn)聯(lián)系的紐帶

?一、如何對設(shè)備操作

linux中對設(shè)備進(jìn)行操作是通過文件的方式進(jìn)行的，包括open、read、write。

對于設(shè)備文件，一般稱其為設(shè)備節(jié)點(diǎn)，

節(jié)點(diǎn)有一個(gè)屬性是設(shè)備號（主設(shè)備號、次設(shè)備號），其中主設(shè)備號將設(shè)備文件與驅(qū)動(dòng)模塊對應(yīng)起來

當(dāng)我們open一個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)時(shí)，告訴了kernel要操作的是是主設(shè)備號為XX的節(jié)點(diǎn)，然后kernel會(huì)通過過XX來尋找合適的內(nèi)存模塊，進(jìn)而調(diào)用內(nèi)存模塊中定義的open函數(shù)

由于操作節(jié)點(diǎn)之前kernel就需要有主設(shè)備號的信息，因此主設(shè)備號的申請、具有該主設(shè)備號的字符設(shè)備的添加都需要在驅(qū)動(dòng)模塊的初始化函數(shù)中執(zhí)行

二、主設(shè)備號的申請

建議采用動(dòng)態(tài)申請的主設(shè)備號的方式，linux中有很多設(shè)備，每一個(gè)設(shè)備對應(yīng)著一個(gè)主設(shè)備號，動(dòng)態(tài)申請是由內(nèi)核分配一個(gè)沒用的主

設(shè)備號，

動(dòng)態(tài)申請函數(shù)為alloc_chrdev_region，相對應(yīng)的釋放函數(shù)為unregister_chrdev_region。

申請完后，可以從/proc/devices中讀到分配的主設(shè)備號，后面建立設(shè)備節(jié)點(diǎn)時(shí)還需要用到

三、向kernle添加字符設(shè)備

上一步向內(nèi)核申請了主設(shè)備號，就可以向kernel中添加字符設(shè)備了

kennel中一個(gè)字符設(shè)備對應(yīng)了一個(gè)結(jié)構(gòu)體cdev，這個(gè)結(jié)構(gòu)體中定義了對字符設(shè)備的操作方式file_operations（包括open、read、write），這些操作方式也需要在驅(qū)動(dòng)模塊中事先定義好。

字符設(shè)備結(jié)構(gòu)體cdev的添加步驟：

cdev初始化：cdev_init，該函數(shù)將file_operations與cdev對應(yīng)起來

向kernel添加：cdev_add，該函數(shù)將主設(shè)備號與cdev結(jié)構(gòu)體對應(yīng)起來

當(dāng)對open設(shè)備節(jié)點(diǎn)時(shí)，首先通過節(jié)點(diǎn)找到主設(shè)備號，然后再kernel中搜索與主設(shè)備號相對應(yīng)的字符設(shè)備cdev，然后動(dòng)過cdev中file_operations結(jié)構(gòu)體定義的open方法（這個(gè)open是需要自己實(shí)現(xiàn)的）

四、3個(gè)重要的結(jié)構(gòu)體

一個(gè)是file_operations，這里面主要包含了驅(qū)動(dòng)的主要實(shí)現(xiàn)方法

一個(gè)是inode，這個(gè)是節(jié)點(diǎn)的信息，包含了主設(shè)備號和cdev結(jié)構(gòu)體

一個(gè)是file，當(dāng)節(jié)點(diǎn)首次被打開時(shí)，就會(huì)在內(nèi)核中創(chuàng)建一個(gè)file結(jié)構(gòu)體，file結(jié)構(gòu)其充當(dāng)了file_operations中方法的紐帶，要不然read和wirte方法怎么知道操作的是那個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)。

file中的自定義內(nèi)容（驅(qū)動(dòng)需要的數(shù)據(jù)）一般是在open中定義，然后read和write就可以操作自定義的數(shù)據(jù)了。

下面是一個(gè)簡單的實(shí)例，可以看到驅(qū)動(dòng)是怎樣把自定義的open方法和主設(shè)備號對應(yīng)起來的

#include /*它定義了模塊的 API、類型和宏（MODULE_LICENSE、MODULE_AUTHOR等等），所有的內(nèi)核模塊都必須包含這個(gè)頭文件。*/

#include

#include //設(shè)備號相關(guān)函數(shù)

#include //內(nèi)存分配相關(guān)函數(shù)

#include

#include //設(shè)備號相關(guān)函數(shù)

#include //字符設(shè)備頭文件

#include

struct char_dev

{

int size;

char *data;

struct cdev cdev;//內(nèi)核中的字符設(shè)備

};

int major = 0;

int minor = 0;

struct char_dev char_devices;

int char_open（struct inode *inode， struct file *filep）

{

int Major = 0;

Major = MAJOR（inode-》i_rdev）;

printk（“open my_char_dev major： %d\n”， Major）;

return 0;

}

struct file_operations char_fops = {

.owner = THIS_MODULE，

.open = char_open，

};

static void char_exit（void） //如果init函數(shù)中調(diào)用了該函數(shù)，則不應(yīng)有 __exit

{

dev_t dev;

printk（“char device driver exit \n”）;

//釋放設(shè)備號

dev = MKDEV（major， minor）;

unregister_chrdev_region（dev， 1）;

printk（“release major %d\n”， major）;

//釋放內(nèi)存

if（char_devices.data）{

kfree（char_devices.data）;

}

//從內(nèi)核中刪除字符設(shè)備

cdev_del（&（char_devices.cdev））;

}

static int __init char_init（void）//__init一個(gè)標(biāo)記，表明是初始化函數(shù)

{

//初始化的代碼

dev_t dev;

int result;

printk（“char device driver init \n”）;

//動(dòng)態(tài)向內(nèi)核申請?jiān)O(shè)備號

result = alloc_chrdev_region（&dev， 0， 1， “my_char_dev”）;

major = MAJOR（dev）;

minor = MINOR（dev）;

printk（“alloc major %d\n”， major）;

if （result 《 0） {

printk（KERN_WARNING “my_char_dev： can‘t get major %d\n”， major）;

return result;

}

//為設(shè)備分配一塊內(nèi)存

char_devices.size = 100;

char_devices.data = （char*）kmalloc（char_devices.size， GFP_KERNEL）;

if （！char_devices.data） {

result = -ENOMEM;

goto fail; //不能直接退出函數(shù)，需要釋放設(shè)備號

}

//向內(nèi)核中添加字符設(shè)備cdev

cdev_init（&（char_devices.cdev）， &char_fops）;

char_devices.cdev.owner = THIS_MODULE;

char_devices.cdev.ops = &char_fops;

result = cdev_add（&（char_devices.cdev）， dev， 1）;

if（（result 《 0）） {

printk（KERN_WARNING “Error %d adding my_char_dev\n”， result）;

goto fail;

}

return 0; //成功

fail：

char_exit（）;

return result;

}

MODULE_LICENSE（“Dual BSD/GPL”）;

//當(dāng)模塊被加載時(shí)，執(zhí)行moudle_init函數(shù)，該函數(shù)會(huì)調(diào)用初始化函數(shù)

module_init（char_init）;

//模塊卸載時(shí)，調(diào)用，釋放資源

module_exit（char_exit）;

KDIR=/usr/src/linux-headers-$（shell uname -r）

PWD=$（shell pwd）

obj-m = CharDevice.o

all：

$（MAKE） -C $（KDIR） M=$（PWD）

注：驅(qū)動(dòng)insmod后，通過/proc/devices查看主設(shè)備號，然后通過mknod在/dev下創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)，注意保持主設(shè)備好的一致，當(dāng)前的節(jié)點(diǎn)只支持open方法，可以在demsg中進(jìn)行驗(yàn)證。