《驱动学习 - 字符设备驱动》

1.1字符设备驱动基础

字符设备驱动：设备对数据的处理是按照字节流的形式进行的。

 

在linux中，“一切皆文件”（除了网络设备），这表示设备最终都会体现为一个文件。设备文件通常位于/dev目录下、

内核通常用主设备号区别一类设备，次设备号用于区分同一类设备的不同个人或不同分区。

 

手动创建设备文件

mknod   /dev/vser0 c 256 0

mknod是make node的缩写。用于创建一个节点（设备文件也叫设备节点）、在linux系统中，一个节点代表一个文件。

 

1.2 字符设备驱动框架

 example 1.1

#include <linux/init.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>

#include <linux/fs.h>


#define VSER_MAJOR     256
#define VSER_MINOR     0
#define VSER_DEV_CNT   1
#define VSER_DEV_NAME  "vser"

static int __init vser_init(void)
{
    int ret;
    dev_t dev;

    /* MKDEV宏将主设备号和次设备号合并成一个设备号 */
    dev = MKDEV(VSER_MAJOR, VSER_MINOR);

    /* 将构造的设备号注册到内核中（静态） */
    ret = register_chrdev_region(dev, VSER_DEV_CNT, VSER_DEV_NAME);
    if(ret)
        goto reg_err;
    return 0;

reg_err:
    return ret;
}

static void __exit vser_exit(void)
{
    dev_t dev;

    dev = MKDEV(VSER_MAJOR, VSER_MINOR);

    /* 从内核中注销设备号 */
    unregister_chrdev_region(dev, VSER_DEV_CNT);
}

module_init(vser_init);
module_exit(vser_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

　　注意：使用goto函数进行集中错误处理在驱动中非常常见，虽然这和一般的C语言编程规则相悖（因为C语言面向程序的语言，要求模块单入口，单出口，但是goto破坏了这种结构）。 

　　register_chrdev_region注册设备号的方式称为静态注册设备号，这样如果两个驱动都是用同样的设备号，那么后加载的驱动将会失败，因为设备号冲突。可以使用动态分配设备号的方式避免这个问题。alloc_chrdev_region函数。

 

　　MKDEV该宏的作用是将主设备号左移20位和次设备号相或。

　　MAJOR和MINOR分别是从设备号中取出主设备号和次设备号。

#define MINORBITS            20
#define MINORMASK           ((1U << MINORBITS) - 1)


#define MAJOR(dev)         ((unsigned int) ((dev) >> MINORBITS))       
#define MINOR(dev)         ((unsigned int) ((dev) & MINORMASK)) 
#define MKDEV(ma, mi)      ((ma) << MINORBITS | (mi))

 

example 1.2

#include <linux/init.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>

#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>


#define VSER_MAJOR     256
#define VSER_MINOR     0
#define VSER_DEV_CNT   1
#define VSER_DEV_NAME  "vser"

/* 代表一个具体得字符设备 */
static struct cdev vsdev;

/* 操作该设备得一些方法 */
static struct file_operations vser_ops = {
        .owner = THIS_MODULE,
};

static int __init vser_init(void)
{
    int ret;
    dev_t dev;

    /* MKDEV宏将主设备号和次设备号合并成一个设备号 */
    dev = MKDEV(VSER_MAJOR, VSER_MINOR);

    /* 将构造的设备号注册到内核中（静态） */
    ret = register_chrdev_region(dev, VSER_DEV_CNT, VSER_DEV_NAME);
    if(ret)
        goto reg_err;

    cdev_init(&vsdev, &vser_ops);
    vsdev.owner = THIS_MODULE;

　　 /* 初始化vsdev中得部分成员，将vsdev中得ops指针指向vser_ops */
    ret = cdev_add(&vsdev, dev, VSER_DEV_CNT);
    if(ret)
        goto add_err;
    
    return 0;

add_err:
    unregister_chrdev_region(dev, VSER_DEV_CNT);

reg_err:
    return ret;
}

static void __exit vser_exit(void)
{
    dev_t dev;

    dev = MKDEV(VSER_MAJOR, VSER_MINOR);

    /* 删除cdev对象 */
    cdev_del(&vsdev);

    /* 从内核中注销设备号 */
    unregister_chrdev_region(dev, VSER_DEV_CNT);
}

module_init(vser_init);
module_exit(vser_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

　　cdev_init函数初始化了vsdev中得部分成员。另外一个最重要得操作就是将vsdev中得ops指针指向了vser_ops，这样通过设备号找到vsdev对象后，就能找到相关得操作方法集合，并调用其中的方法。

　　owner是一个指向struct module类型变量的指针，THIS_MODULE是包含驱动的模块中的struct module类型对象的地址，类似于C++中的this指针。这样就能够通过vsdev或vser_fops找到对应的模块。

　　cdev_add函数将cdev对象初始化后添加到内核中的cdev_map散列表中。

　　在例1.2中的cdev对象是静态定义的，我们也可以进行动态分配，对应的函数是cdev_alloc。