目錄

• • • • （一）Linux內(nèi)核驅(qū)動簡介
      • （二）雜項設備驅(qū)動模型
      • • • （1）相關接口
          • （2）雜項設備注冊過程
      • （三）早期經(jīng)典字符設備驅(qū)動模型
      • • • （1）相關接口
          • （2）雜項設備注冊過程
      • （二）雜項和早期經(jīng)典的區(qū)別

（一）Linux內(nèi)核驅(qū)動簡介

對于剛接觸linux驅(qū)動的同學來說，應該思考一個問題就是為什么要有Linux內(nèi)核驅(qū)動呢？原因就是Linux內(nèi)核對設備的驅(qū)動編寫進行了規(guī)范。

我們在linux系統(tǒng)的/dev目錄下可以查看設備節(jié)點文件，這些節(jié)點文件是怎么存在的也是值得思考的，本篇文章將會講解一個雜項設備驅(qū)動模型、早期經(jīng)典字符設備驅(qū)動模型，都是針對字符設備進行講解的。

通過ls選項看到，文件權限前面的符號表示該文件是字符設備文件、塊設備文件或者其他的，每一個設備文件都有一個主設備號和一個次設備號

主設備號：標識設備的類型，標識具體的某一類設備，如usb設備為一類設備 次設備號：標識某一類設備中的具體的某一個設備，如我的金士頓U盤

驅(qū)動程序為程序員開發(fā)后放入內(nèi)核的功能模塊，所以驅(qū)動程序本身不屬于內(nèi)核的一部分，導致在向內(nèi)核添加驅(qū)動功能的時候需要向內(nèi)核提出申請，即注冊操作。

（二）雜項設備驅(qū)動模型

雜項設備：主設備號固定為10 的設備稱為在下個設備，Linux驅(qū)動中把無法歸類的五花八門的設備定義為混雜設備(用miscdevice結構體表述)。miscdevice共享一個主設備號MISC_MAJOR(即10)，但次設備號不同。

（1）相關接口

int misc_register(struct miscdevice * misc)

int：返回值，成功返回0，失敗返回負數(shù) struct miscdevice * misc：設備結構體struct miscdevice {int minor; //次設備號 // 當minor的值為255的時候內(nèi)核會自動分配次設備號，// 一般采用此方法，因為自己指定容易和已有的次設備號沖突 const char *name; //設備節(jié)點名 const struct file_operations *fops;//文件操作指針結構體struct list_head list; //雜項設備鏈表，使用者不用關心struct device *parent; //父設備類，無需關心struct device *this_device; //本設備，無需關心const char *nodename; //節(jié)點名umode_t mode; //權限};

注冊雜項設備需要關心的參數(shù)：
int minor; //次設備號
const char *name; //設備節(jié)點名
const struct file_operations *fops;//文件操作指針結構體

struct file_operations結構體如下：

struct file_operations {struct module *owner; //一般賦值為THIS_MODULEloff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);/*ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);char __user *：內(nèi)核空間讀取到文件中的數(shù)據(jù)，直接傳遞到用戶空間調(diào)用的read接口中ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);buf中的數(shù)據(jù)即來源于 char __user **//*ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);const char __user *：用戶層調(diào)用的write接口向文件寫入的數(shù)據(jù)ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);buf中的數(shù)據(jù)直接傳遞到了const char __user *size_t：數(shù)據(jù)的大小loff_t *指的是寫入數(shù)據(jù)的偏移量 */unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);int (*open) (struct inode *, struct file *);int (*release) (struct inode *, struct file *);//內(nèi)核中的release等同于系統(tǒng)的closeint (*fsync) (struct file *, loff_t, loff_t, int datasync);int (*fasync) (int, struct file *, int);int (*lock) (struct file *, int, struct file_lock *); }; 以int (*open) (struct inode *, struct file *);為例： open指針指向的函數(shù)是用來接收系統(tǒng)層調(diào)用的open函數(shù)所傳遞的參數(shù)值 struct inode *：保存文件屬性的 struct file *：保存文件操作中的數(shù)據(jù)

（2）雜項設備注冊過程

定以struct miscdevice 并初始化

定以struct file_operations并初始化

使用misc_register(struct miscdevice * misc)進行注冊

注銷-------在模塊程序中的卸載函數(shù)中進行注銷操作

下面以一個例子講解，重點看注冊函數(shù)misc_register：
miscdevice.c

#include <linux/kernel.h> #include <linux/module.h> #include <linux/miscdevice.h> #include <linux/fs.h>#define MISCDEVICE_NAME "miscdevice"ssize_t misc_read(struct file * fp , char __user * buf, size_t size, loff_t * offset) {printk("this is misc read\n");return 0; } ssize_t misc_write(struct file * fp , char __user * buf, size_t size, loff_t * offset) {printk("this is misc write\n");return 0; }int misc_release (struct inode * node, struct file * fp) {printk("this is misc release \n");return 0; } int misc_open(struct inode * node, struct file * fp) {printk("this is misc open \n");return 0; }struct file_operations fp= { .read=misc_read, .write=misc_write, .release=misc_release, .open =misc_open };struct miscdevice misc = {.minor = 255,.name = MISCDEVICE_NAME,.fops=&fp }; static int __init miscdevice_init(void) {printk("miscdevice init success\n");misc_register(&misc);//注冊雜項設備return 0; }static void __exit miscdevice_cleanup(void) {printk("miscdevice exit success\n");misc_deregister(&misc);//注銷雜項設備 } module_init(miscdevice_init); module_exit(miscdevice_cleanup); MODULE_LICENSE("GPL");

以上注冊和注銷都依賴于模塊化編程，不懂的可以參考：Linux內(nèi)核模塊化編程

編寫系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)
misc_app.c

#include<stdio.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h>int main(int argc, char *argv[]) {int fd= open(argv[1],O_RDWR);if(fd== -1){perror("open");return -1;}write(fd,"hell",4);close(fd);return 0; }

Makfile

CFLAG = -C TARGET = miscdevice APP=misc_app KERNEL = /mydriver/linux-3.5 obj-m +=$(TARGET).oall:make $(CFLAG) $(KERNEL) M=$(PWD)arm-linux-gcc -o $(APP) $(APP).c clean:make $(CFLAG) $(KERNEL) M=$(PWD) cleanrm $(APP)

使用交叉編譯器編譯msic_app.c后，并且剛剛編寫的miscdevice.c編譯成模塊后
啟動tiny4412開發(fā)板查看

注意：

• 1、注冊成功會在根文件系統(tǒng)的dev目錄下產(chǎn)生一個指定的節(jié)點文件
• 2、設備驅(qū)動模型中的接口（文件操作接口）只有上層接口調(diào)用的時候才會有效果
• 3、操作驅(qū)動模型對應的設備只需序打開該設備對應的節(jié)點文件名

（三）早期經(jīng)典字符設備驅(qū)動模型

（1）相關接口

int register_chrdev(unsigned int major, const char *name, const struct file_operations *fops)

static inline int register_chrdev(unsigned int major, const char *name,const struct file_operations *fops) {return __register_chrdev(major, 0, 256, name, fops); }* @major: major device number or 0 for dynamic allocation* 主設備號或者0用來自動分配 * @baseminor: first of the requested range of minor numbers 默認為0 * 申請設備號的起始次設備號，在此處默認為0 * @count: the number of minor numbers required * 申請次設備號的個數(shù) * @name: name of this range of devices * 申請設備號對應的設備名 * @fops: file operations associated with this devices * 文件操作結構體

static inline void unregister_chrdev(unsigned int major, const char *name)

static inline void unregister_chrdev(unsigned int major, const char *name) {__unregister_chrdev(major, 0, 256, name); }

（2）雜項設備注冊過程

定以并初始化struct file_operations

在模塊的加載函數(shù)中對驅(qū)動模型進行注冊register_chrdev

在模塊的注銷函數(shù)中注銷早期設備驅(qū)動模型unregister_chrdev

下面以例子進行講解，重點看注冊函數(shù)register_chrdev：

char_device.c： #include <linux/kernel.h> #include <linux/module.h> #include <linux/fs.h> int major =0; ssize_t chr_read (struct file * fp, char __user * buf, size_t size, loff_t * offset ) {printk(" this is read\n");return 0; } ssize_t chr_write (struct file * fp, char __user * buf, size_t size, loff_t * offset ) {printk(" this is write\n");return 0; } int chr_close (struct inode * node , struct file * file ) {printk(" this is close\n");return 0; } int chr_open (struct inode * node , struct file * file) {printk(" this is open\n");return 0; } struct file_operations fp={.read =chr_read, .write =chr_write,.release =chr_close,.open =chr_open, }; static int __init chardev_init(void) {major = register_chrdev(0, "ming", &fp);printk("this is module init,major =%d\n",major);return 0; } static void __exit chardev_cleanup(void) {unregister_chrdev(major,"ming");printk("this is module exit\n"); } module_init(chardev_init); module_exit(chardev_cleanup); MODULE_LICENSE("GPL");

關于測試函數(shù)同雜項設備的misc_app.c和Makefile,在此不重復寫了，下面看現(xiàn)象

（二）雜項和早期經(jīng)典的區(qū)別

• 1、雜項設備的主設備號固定位10,，早期經(jīng)典設備的主設備號是0-255除10外
• 2、雜項設備的一個設備對應一個次設備號，而早期經(jīng)典的模型中，一旦申請成功，則該主設備號下的所有次設備號均對應一個設備，次設備號的范圍為0-255

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的（五）Linux之设备驱动模型的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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