linux驱动开发 --miscdevice

来源：互联网发布：apache服务器下载64位编辑：程序博客网时间：2024/06/09 13:47

前言

在linux驱动中，需要提供主设备号和次设备号号，通常使用的主设备号是从
0到 255之间的数，仅仅使用主设备号，还是不叫紧张的，因此需要利用次设备号。

linux中，提供了miscdevice这种杂项设备，指定主设备号为10，次设备号可以设置为
系统动态分配。

在具体分析miscdevice之前，先给出miscdevice的核心设计思想。

应用层，打开/dev/xxx 节点，会得到文件描述符 fd，通过fd,可以执行 read()、
wriete()、ioctl()、mmap()等对这个文件的操作。

应用层调用 open()函数，经过系统调用后，会调用驱动程序的 open()函数。在前边分析
调用过程时，分析过这个open()的调用过程。

驱动程序中，调用file_opeartions的open()的时候，此时，调用到另外一个 file_operations的
open()，此时应用层会得到这个open()时的文件描述符fd,此时应用层 read()、write()等操作，
就调用到了这个file_operations。故在cdev_init时的 fops 充当一个中转的作用，转到具体的
fops 来操作。

给出在linux驱动开发之字符设备–自动创建设备节点
代码上的一个 diff

@@ -134,6 +135,19 @@ static struct file_operations fops ={     .unlocked_ioctl = cdev_demo_ioctl, };+static int misc_open(struct inode * inode, struct file * file)+{+    printk("%s,%d\n",__func__,__LINE__);+   +   file->f_op = &fops;+   return file->f_op->open(inode,file) ;+}++static struct file_operations misc_fops = {+   .owner = THIS_MODULE;+   .open = misc_open,+};+ char cdev_buf[2] = "a"; static ssize_t cdev_demo_show(struct device *dev,struct device_attribute *attr,    char *buf)  @@ -171,7 +185,7 @@ static int __init cdev_demo_init(void)         return -ENOMEM;     }-    cdev_init(pdev,&fops);+    cdev_init(pdev,&misc_fops);     ret = alloc_chrdev_region(&dev,minor,count,DEVICE_NAME);     if(ret){

关键的代码是

    file->f_op = &fops;    return file->f_op->open(inode,file) ;

将变量 fops 赋值给了 file 的 f_op (const struct file_operations *f_op;)

在返回的时候，调用这个file->f_op-open，其实质是调用到 fops的open()。

这样的一种方式，实现了中转的作用。利用这种中转，可以进行代码的分层，在通用层中
实现抽象的open(),在具体的设备中，实现具体的open()、read()、write()。

miscdevice分析

miscdevice 结构体

struct miscdevice  {    int minor;            //次设备号  通常为MISC_DYNAMIC_MINOR  动态分配    const char *name;     //设备为的名字    const struct file_operations *fops;//函数操作集    struct list_head list;    struct device *parent;    struct device *this_device;    const char *nodename;    umode_t mode;};

通常 miscdevice的 minor 、name 和 fops是需要实现的。

int misc_register(struct miscdevice * misc)

misc 注册函数，成功返回0 ，失败返回负数

int misc_deregister(struct miscdevice *misc)

misc 注销函数，成功返回0 ，失败返回负数

/* * Head entry for the doubly linked miscdevice list */static LIST_HEAD(misc_list);static DEFINE_MUTEX(misc_mtx);/* * Assigned numbers, used for dynamic minors */#define DYNAMIC_MINORS 64 /* like dynamic majors */static DECLARE_BITMAP(misc_minors, DYNAMIC_MINORS);static int misc_open(struct inode * inode, struct file * file){    //取出次设备号    int minor = iminor(inode);    struct miscdevice *c;    int err = -ENODEV;    const struct file_operations *old_fops, *new_fops = NULL;    mutex_lock(&misc_mtx);    //misc_list中，取出具体设备的misc_device来，得到fops    list_for_each_entry(c, &misc_list, list) {        if (c->minor == minor) {            new_fops = fops_get(c->fops);                   break;        }    }    if (!new_fops) {        mutex_unlock(&misc_mtx);        request_module("char-major-%d-%d", MISC_MAJOR, minor);        mutex_lock(&misc_mtx);        list_for_each_entry(c, &misc_list, list) {            if (c->minor == minor) {                    new_fops = fops_get(c->fops);                break;            }        }        if (!new_fops)            goto fail;    }    err = 0;    //保存原有的fops    old_fops = file->f_op;    //赋值新的fops    file->f_op = new_fops;    //如果设备实现了open函数    if (file->f_op->open) {        /*         * FIXME: this is a workaround for pmem         * PMEM need private_data to be NULL for an unmapped file.         * The private_data is used to store PMEM internal data strucutre.         * Leakage may happen if we just override this field in pmem_open function         */        if (strcmp(c->name, "pmem_multimedia") != 0 && strcmp(c->name, "vmem_multimedia") != 0)            file->private_data = c;        //调用open函数        err=file->f_op->open(inode,file);        if (err) {            //调用失败，恢复fops为保存old_fops            fops_put(file->f_op);            file->f_op = fops_get(old_fops);        }    }    fops_put(old_fops);fail:    mutex_unlock(&misc_mtx);    return err;}static struct class *misc_class;static const struct file_operations misc_fops = {    .owner      = THIS_MODULE,    .open       = misc_open,    .llseek     = noop_llseek,};/** *  misc_register   -   register a miscellaneous device *  @misc: device structure *   *  Register a miscellaneous device with the kernel. If the minor *  number is set to %MISC_DYNAMIC_MINOR a minor number is assigned *  and placed in the minor field of the structure. For other cases *  the minor number requested is used. * *  The structure passed is linked into the kernel and may not be *  destroyed until it has been unregistered. * *  A zero is returned on success and a negative errno code for *  failure. */int misc_register(struct miscdevice * misc){    dev_t dev;    int err = 0;    INIT_LIST_HEAD(&misc->list);    mutex_lock(&misc_mtx);    //动态分配次设备号    if (misc->minor == MISC_DYNAMIC_MINOR) {        //从位图中，从 misc_minors 开始，查找最小的 zero位，做多查找64次        int i = find_first_zero_bit(misc_minors, DYNAMIC_MINORS);        if (i >= DYNAMIC_MINORS) {            mutex_unlock(&misc_mtx);            //没有次设备号，可以分配            return -EBUSY;        }        //赋值次设备号         misc->minor = DYNAMIC_MINORS - i - 1;        //设置位图        set_bit(i, misc_minors);    } else {        //指定次设备号        struct miscdevice *c;        //从 misc_list中，查看是否制定的这个 minor是否已经注册         list_for_each_entry(c, &misc_list, list) {            if (c->minor == misc->minor) {                mutex_unlock(&misc_mtx);                return -EBUSY;            }        }    }    //使用MKDEV创建设备号    dev = MKDEV(MISC_MAJOR, misc->minor);    //创建设备    misc->this_device = device_create(misc_class, misc->parent, dev,                      misc, "%s", misc->name);    //判断设备是否创建成功，不成功，则销毁 次设备号    if (IS_ERR(misc->this_device)) {        int i = DYNAMIC_MINORS - misc->minor - 1;        if (i < DYNAMIC_MINORS && i >= 0)            clear_bit(i, misc_minors);        err = PTR_ERR(misc->this_device);        goto out;    }    /*     * Add it to the front, so that later devices can "override"     * earlier defaults     */     //将设备添加到misc_list的头部    list_add(&misc->list, &misc_list); out:    mutex_unlock(&misc_mtx);    return err;}/** *  misc_deregister - unregister a miscellaneous device *  @misc: device to unregister * *  Unregister a miscellaneous device that was previously *  successfully registered with misc_register(). Success *  is indicated by a zero return, a negative errno code *  indicates an error. */int misc_deregister(struct miscdevice *misc){    int i = DYNAMIC_MINORS - misc->minor - 1;    if (WARN_ON(list_empty(&misc->list)))        return -EINVAL;    mutex_lock(&misc_mtx);    //删除链表 misc->list,相当于同时在misc_list 中删除了这个 misc    list_del(&misc->list);    //销毁设备    device_destroy(misc_class, MKDEV(MISC_MAJOR, misc->minor));    //清理次设备号    if (i < DYNAMIC_MINORS && i >= 0)        clear_bit(i, misc_minors);    mutex_unlock(&misc_mtx);    return 0;}EXPORT_SYMBOL(misc_register);EXPORT_SYMBOL(misc_deregister);static char *misc_devnode(struct device *dev, umode_t *mode){    struct miscdevice *c = dev_get_drvdata(dev);    if (mode && c->mode)        *mode = c->mode;    if (c->nodename)        return kstrdup(c->nodename, GFP_KERNEL);    return NULL;}static int __init misc_init(void){    int err;//创建proc 文件系统#ifdef CONFIG_PROC_FS    proc_create("misc", 0, NULL, &misc_proc_fops);#endif    misc_class = class_create(THIS_MODULE, "misc");    err = PTR_ERR(misc_class);    if (IS_ERR(misc_class))        goto fail_remove;    err = -EIO;    if (register_chrdev(MISC_MAJOR,"misc",&misc_fops))        goto fail_printk;    misc_class->devnode = misc_devnode;    return 0;fail_printk:    printk("unable to get major %d for misc devices\n", MISC_MAJOR);    class_destroy(misc_class);fail_remove:    remove_proc_entry("misc", NULL);    return err;}subsys_initcall(misc_init);

1.利用链表，进行存储具体的设备
2.使用open时的中转功能
3.通用层: miscdevice，提供结构体、创建类，提供创建设备的核心函数
具体设备层: 填充结构题，实现具体功能；利用提供的核心函数实现注册设备。

参考文献

linux驱动开发之字符设备框架 -调用过程分析

阅读全文

0 0