【學習筆記】
一、申請字符類設備號
1、字符設備和雜項設備的區別
（1）設備號的不同：雜項設備的主設備號是固定的，固定為10，而字符類設備需要我們自己或者系統來給我們分配，
（2）設備節點的生成方式不同：雜項設備可以自動生成設備節點，而字符設備需要我們自己生成設備節點，
2、兩種方法注冊字符類設備號
（1）靜態分配設備號
需要明確知道系統里面哪些設備號沒有被使用，然后手動分配，
函式定義在linux-4.9.268/include/linux/fs.h
extern int register_chrdev_region(dev_t, unsigned, const char *);
引數：
第一個:設備的起始值，型別是dev_t型別
第二個:次設備號的個數
第三個:設備的名稱
dev_t型別: dev_t是用來保存設備號的，是一個32位數
其中高12為用來保存設備號，低12為用來保存次設備號
dev_t定義在linux-4.9.268/include/linux/types.h里邊
typedef __u32 __kernel_dev_t;
typedef __kernel_dev_t dev_t;
Linux 提供了幾個宏定義來操作設備號
定義在linux-4.9.268/include/linux/kdev_t.h里邊
#define MINORBITS 20 //提供了次設備的位數,一共20位
#define MINORMASK ((1U << MINORBITS) - 1)//次設備的掩碼
#define MAJOR(dev) ((unsigned int) ((dev) >> MINORBITS))//在dev_t里面獲取主設備號
#define MINOR(dev) ((unsigned int) ((dev) & MINORMASK))//在dev_t里面獲取主次設備號
#define MKDEV(ma,mi) (((ma) << MINORBITS) | (mi))//將主設備號和次設備號組成dev_t型別（上面提到，dev_t型別是用來保存設備號的）
其中MKDEV(ma,mi)引數：
ma：主設備號
mi：次設備號
回傳值：
成功：回傳0
失敗：回傳非零
（2）動態分配設備號
這個函式同樣也定義在linux-4.9.268/include/linux/fs.h中
extern int alloc_chrdev_region(dev_t *, unsigned, unsigned, const char *);
引數：
第一個：保存生成的設備號
第二個：我們請求的第一個設備號，通常是0
第三個：連續申請的設備號的個數
第四個：設備名稱
回傳值：
成功：回傳0
失敗：回傳負數
使用動態分配會優先使用255~234設備號
3、注銷設備號
這個函式同樣也定義在linux-4.9.268/include/linux/fs.h中
extern void unregister_chrdev_region(dev_t, unsigned);
引數：
第一個：分配設備號的起始地址
第二個：申請的連續設備號個數
實體操作：
chrdev.c
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
//注冊設備號函式所在頭檔案
#include <linux/fs.h>
//處理設備號宏定義所在頭檔案
#include <linux/kdev_t.h>
//定義次設備號個數
#define DEVICE_NUMBER 1
//次設備號起始地址，通常為0
#define DEVICE_MINOR_NUMBER 0
//定義設備名稱
#define DEVICE_SNAME "schrdev" //靜態注冊
#define DEVICE_ANAME "achrdev" //動態注冊
static int major_num,minor_num;
module_param(major_num,int,S_IRUSR);
module_param(minor_num,int,S_IRUSR);
static int hello_init(void){
dev_t dev_num;
int ret;//定義保存函式回傳值變數
//靜態申請設備號
if(major_num){//判斷主設備號有沒有傳遞進來，如果傳了引數，則使用靜態注冊方式，否則，使用動態注冊方式，
//列印主次設備號
printk("major_num= %d\n",major_num);
printk("minor_num= %d\n",minor_num);
//組合主次設備號
dev_num = MKDEV(major_num, minor_num);
//注冊設備號函式，并保存回傳值
ret = register_chrdev_region(dev_num, DEVICE_NUMBER, DEVICE_SNAME);
if(ret < 0){//回傳值<0，注冊失敗
printk("register_chrdev_region error\n");
}
printk("register_chrdev_region successful\n");//否則說明注冊成功
}
else{//動態申請設備號
ret = alloc_chrdev_region(dev_num, DEVICE_MINOR_NUMBER, DEVICE_NUMBER, DEVICE_ANAME);
if(ret < 0){//回傳值<0，注冊失敗
printk("register_chrdev_region error\n");
}
printk("register_chrdev_region successful\n");//否則說明注冊成功
//使用宏定義獲取設備號
major_num = MAJOR(dev_num);
minor_num = MINOR(dev_num);
//列印主次設備號
printk("major_num= %d\n",major_num);
printk("minor_num= %d\n",minor_num);
}
return 0;
}
static void hello_exit(void){
//注銷設備號
unregister_chrdev_region(MKDEV(major_num, minor_num), DEVICE_NUMBER);
printk("bye bye\n");
}
//入口和出口
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
//宣告許可證
MODULE_LICENSE("GPL");
在實際開發中，建議使用動態申請設備號的方式，多人開發時，使用靜態申請很容易造成設備號沖突，
二、注冊字符設備
1、重要結構說明
cdev結構體：描述字符設備的結構體
//它定義在linux-4.9.268/include/linux/cdev.h中
struct cdev {
struct kobject kobj;
struct module *owner;//說明模塊所屬
const struct file_operations *ops;//檔案操作集
struct list_head list;//鏈表節點
dev_t dev;//設備號
unsigned int count;//次設備號的數量
};
2、操作步驟
（1）定義一個cdev結構體
（2）使用cdev_init函式初始化cdev結構體成員變數
void cdev_init(struct cdev *, const struct file_operations *){
memset(cdev, 0, sizeof *cdev);
INIT_LIST_HEAD(&cdev->list);
kobject_init(&cdev->kobj, &ktype_cdev_default);
cdev->ops = fops;//把檔案操作集寫給cdev的成員變數ops
}
引數:
第一個：要初始化的cdev結構體指標
第二個：檔案操作集
（3）使用cdev_add函式注冊字符設備到內核
int cdev_add(struct cdev *, dev_t, unsigned);
引數：
第一個：cdev的結構體指標
第二個：設備號
第三個：次設備號的數量
（4）注銷字符設備
void cdev_del(struct cdev *);
3、實際操作展示
直接在上面申請設備號的代碼修改，前面已有的代碼注釋，下面不在寫，便于區別修改位置
chrdev.c
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/kdev_t.h>
//注冊字符設備所在
#include <linux/cedv.h>
#define DEVICE_NUMBER 1
#define DEVICE_MINOR_NUMBER 0
#define DEVICE_SNAME "schrdev"
#define DEVICE_ANAME "achrdev"
static int major_num,minor_num;
//定義cdev結構體
struct cdev cdev;
module_param(major_num,int,S_IRUSR);
module_param(minor_num,int,S_IRUSR);
//應用層呼叫設備節點，觸發的open函式
int chrdev_open(struct inode *inode, struct file *file){//(*open)函式實作
printk("hello chrdev_open\n");
return 0;
}
//定義檔案操作集
struct file_operations chrdev_ops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = chrdev_open
};
static int hello_init(void){
dev_t dev_num;
int ret;
if(major_num){
printk("major_num= %d\n",major_num);
printk("minor_num= %d\n",minor_num);
dev_num = MKDEV(major_num, minor_num);
ret = register_chrdev_region(dev_num, DEVICE_NUMBER, DEVICE_SNAME);
if(ret < 0){
printk("register_chrdev_region error\n");
}
printk("register_chrdev_region successful\n");
}
else{
ret = alloc_chrdev_region(dev_num, DEVICE_MINOR_NUMBER, DEVICE_NUMBER, DEVICE_ANAME);
if(ret < 0){
printk("register_chrdev_region error\n");
}
printk("register_chrdev_region successful\n");
major_num = MAJOR(dev_num);
minor_num = MINOR(dev_num);
printk("major_num= %d\n",major_num);
printk("minor_num= %d\n",minor_num);
}
cdev.owner = THIS_MODULE;//宣告所屬模塊
//初始化cdev結構體成員變數,第二個引數，要提前定義檔案操作集
cdev_init(&cdev, chrdev_ops);
//將字符設備注冊到內核
cdev_add(&cdev, dev_num, DEVICE_NUMBER);
return 0;
}
static void hello_exit(void){
//注銷設備號
unregister_chrdev_region(MKDEV(major_num, minor_num), DEVICE_NUMBER);
//注銷字符設備(注意把它寫到注冊設備號的下面，一個簡單的邏輯問題)
void cdev_del(&cdev);
printk("bye bye\n");
}
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
app.c（只保留打開節點功能）
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char *argv[]){//如果打開設備節點成功，這會呼叫驅動里邊的misc_open()函式
int fd;
char buf[64] = {0};
fd = open("/dev/test",O_RDWR);//open the device node
if(fd < 0){ //determine whether the opening is successful
perror("open error\n");
return fd;
}
//close(fd);//關閉節點
return 0;
}
【注意】字符設備注冊完后并不會自動生成設備節點，需要是哦那個mknod命令創建設備節點
命令格式:
mknod [名稱] [型別] [主設備號] [次設備號]
例如：
mknod /dev/test c 247 0 //"dev/test"為app.c中定義的設備節點名稱
三、自動創建設備節點
當加載模塊時，在/dev目錄下自動創建相應的設備檔案
1、怎么自動創建一個設備節點
在嵌入式Linux中使用mdev來實作設備節點檔案的自動創建和洗掉
2、什么是mdev
mdev是udev的簡化版本，是busybox中所帶的程式，最適合用在嵌入式系統
3、什么是udev
udev是一種工具，它跟狗根據系統中的硬體設備的狀態動態更新設備檔案，包括設備檔案的創建，洗掉等，設備檔案通常放在/dev目錄下，使用udev后，在/dev目錄下就只包含系統中真正存在的設備，udev一般用在PC上的linux中，相對于mdev來說復制些，
4、怎么創建設備節點
自動創建設備節點分為兩個步驟：
（1）使用class_create函式創建一個class的類
（2）使用device_create函式在我們創建的類下面創建一個設備
5、創建和洗掉類函式
在Linux驅動程式中一般通過兩個函式來完成設備節點的創建和洗掉，首先要創建一個class類結構體，
calss結構體定義在include/linux/device.h中，class_create是類創建函式，class_create是一個宏定義，內容如下
#define class_create(owner, name) \
({ \
static struct lock_class_key __key; \
__class_create(owner, name, &__key); \
})
class_create一共有兩個引數，引數owner一般為THIS_MODULE，引數name是類的名字，回傳值是個指向結構體class的指標，也就是創建的類，
卸載驅動程式的時候需要洗掉掉類，類洗掉函式為class_destory，函式原型如下：
void class_destroy(struct class *cls);
//引數cls就是要洗掉的類，
6、創建設備函式
當使用上節點的函式創建完成一個類后，使用device_create函式在這個類下創建一個設備device_create
函式原型如下：
//同樣定義在include/linux/device.h中
struct device *device_create_vargs(struct class *cls, struct device *parent,
dev_t devt, void *drvdata,
const char *fmt, va_list vargs);
引數說明：
device_create 是個可變引數函式
class:設備要創建在哪個類下面
parent：父設備，一般為NULL，也就是沒有父設備
devt:設備號
drvdata：是設備可能會使用的一些資料，一般為NULL
fmt:是設備名字，如果設定fmt=xxx的話，就會生成/dev/xxx這個設備檔案
回傳值就是創建號的設備
整理自嵌入式學習之Linux驅動篇
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