驱动-字符设备驱动程序开发（第二天）

一：字符设备开发的基本步骤

    1.确定主设备号和次设备号

• 主设备和号是内核识别一类设备的标识。整数（占12位）一般1-255
• 次设备号由内核使用，用于正确确定设备文件所指的设备。整数（20位）一般0-255
• 设备编号的内部表示
• dev_t类型（32位）

用来保存设备编号（包括主设备号（12位）和次设备号（20位））

• 从dev_t获得主设备号和次设备号：
  • MAJOR(dev_t);
  • MINOR(dev_t);
• 将主设备号和次设备号转换成dev_t类型：
  • MKDEV(int major,int minor);    
• 分配主设备号
  • 手工分配主设备号：找一个内核没有使用的主设备号来使用
    • #include<linux/fs.h>
    • int register_chrdev_region(dev_t first,unsigned int count,char*name);  
  • 自动分配
    • #include<linux/fs.h>
    • int alloc_chrdev_region(dev_t*dev,unsigned int firstminor,unsigned int count,char*name);

                     注意：dev是一个输出指针，firstminor是要使用的被请求的第一个次设备号

• 释放设备号
• void unregister_chrdev_region(dev_t dev,unsigned int count);通常在模块的清除函数中调用。            

    2.实现字符驱动程序

•        实现file_operations结构体
• 实现初始化函数，注册字符设备
• 实现销毁函数，释放字符设备
• 实现字符设备其他基本成员函数
• 实现字符驱动程序
  • cdev结构体

                 struct cdev
                  {

　             　struct kobject kobj;     //内嵌的kobject对象

　             　struct module *owner; //所属模块，通常是自己

　　             struct file_operations *ops;//文件操作结构体

　　             struct list_head list;

　             　dev_t dev;   //设备号

　　             unsigned int count;

                    }

• • 操作cdev的函数

 void cdev_init(struct cdev*cdev,struct file_operations *fops);   //cdv与file_operations建立联系

struct cdev *cdev_alloc(void);   // 动态建立cdev

int cdev_add(struct cdev*dev,dev_t num,unsigned count);//把字符设备添加进内核

void cdev_del(struct cdev*cdev);   //删除设备

• • file_operations结构体
    • 字符驱动和内核的接口在include/linux/fs.h中定义
    • 字符驱动只要实现一个file_operations结构体
    • 当注册到内核中内核就有了操作此设备的能力。
  • file_operations的主要成员：

struct module *owner: 指向模块自身：THIS_MODULE

open:打开设备

release:关闭设备

read:从设备上读数据

write:向设备上写数据

llseek:定位当前读写位置指针

mmap：映射设备空间到进程的地址空间

• • file结构体
    • file结构：
      • file_operation结构体相关的一个结构体
      • 描述一个正在打开的设备文件
    • 成员：
    • loff_t f_ops:
      • 当前读写位置
    • unsigned int f_flags
      • 标识文件打开时，是否可读或可写
      • 0_RDONLY
      • O_NONBLOCK
      • O_SYNC
    • struct file_operation *f_op
      • 文件相关的操作，指向所实现的struct file_operations
    • void *private_data:
      • 私有数据指针。驱动程序可以将这个字段拥有任何目的或者忽略这个字段。
  • inode结构体
    • 内核用inode结构体在内部表示文件
    • inode与file区别
    • file表示打开的文件描述符
    • 多个表示打开的文件描述符的file结构，可以指向单个inode结构
  • inode结构中的两个主要字段：
    • dev_t i_rdev;
    • 对表示设备文件的inode结构，该字段包含了真正的设备编号
    • struct cdev *i_cdev;
    • struct cdev是表示字符设备的内核的内部结构
    • 当inode指向一个字符设备文件时，该字段包含了指向struct cdev结构的指针。
  • 从一个inode中获得主设备号和次设备号
    • unsigned int iminor(struct inode *inode);
    • unsigned int imajor(struct inode *inode);
• 注册设备，在模块或驱动初始化时调用
  • linux-2.4及以前
    • int register_chrdev(unsigned int major,const char *name ,struct file_operations *fops);
  • linux-2.6
    • void cdev_init(struct cdev *dev,struct file_operations *fops);
    • int cdev_add(struct cdev *dev,dev_t num,unsigned count);
• 注销设备：在模块卸载时调用
  • linux-2.4及以前
    • int unregister_chrdev(unsigned int major,const char *name);
  • linux-2.6
    • void cdev_del(struct cdev *dev);
• 设备驱动模块加载模板

static int __init xxx_init(void)

{

　　----

     cdev_init(&xxx.dev.cdv,&xxx_fops);

     xxx_dev.cdev.owner=THIS_MODULE;

//获取字符设备号

if(xxx_major)

{

      register_chrdev_region(xxx_dev_no,1,DEV_NAME);

}

else

{

     alloc_chrdev_region(&xxx_dev_no,0,1,DEV_NAME);

}

ret=cdev_add(&xxx_dev.cdev,xxx_dev_no,1);//注册设备

}

static void __ exit xxx_exit(void)

{

　　unregister_chrdev_region(xxx_dev_no,1);//释放设备号

      cdev_del(&xxx_dev.cdev);注销设备

}

    3.创建设备文件节点