Linux驱动修炼之道-混杂设备

Linux驱动修炼之道-混杂设备

分类： linux驱动 2012-05-21 19:58 552人阅读 评论(0)收藏 举报

linuxlistclasslinux内核modulefile

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在Linux驱动中把无法归类的五花八门的设备定义为混杂设备(用miscdevice结构体表述)。miscdevice共享一个主设备号MISC_MAJOR(即10)，但次设备号不同。 所有的miscdevice设备形成了一个链表，对设备访问时内核根据次设备号查找对应的miscdevice设备，然后调用其file_operations结构中注册的文件操作接口进行操作。 在内核中用structmiscdevice表示miscdevice设备，然后调用其file_operations结构中注册的文件操作接口进行操作。miscdevice的API实现在drivers/char/misc.c中。

下边是描述这个设备的结构体：

C-sharp代码

1. struct miscdevice {
2. int minor;//次设备号
3. constchar *name; //设备的名称
4. conststruct file_operations *fops;//文件操作
5. struct list_head list;//misc_list的链表头
6. struct device *parent;//父设备(Linux设备模型中的东东了，哈哈)
7. struct device *this_device;//当前设备，是device_create的返回值，下边会看到
8. };

然后来看看misc子系统的初始化函数：

C-sharp代码

1. staticint __init misc_init(void)
2. {
3. int err;
5. #ifdef CONFIG_PROC_FS
6. /*创建一个proc入口项*/
7. proc_create("misc", 0, NULL, &misc_proc_fops);
8. #endif
9. /*在/sys/class/目录下创建一个名为misc的类*/
10. misc_class = class_create(THIS_MODULE, "misc");
11. err = PTR_ERR(misc_class);
12. if (IS_ERR(misc_class))
13. goto fail_remove;
15. err = -EIO;
16. /*注册设备，其中设备的主设备号为MISC_MAJOR，为10。设备名为misc，misc_fops是操作函数的集合*/
17. if (register_chrdev(MISC_MAJOR,"misc",&misc_fops))
18. goto fail_printk;
19. return 0;
21. fail_printk:
22. printk("unable to get major %d for misc devices/n", MISC_MAJOR);
23. class_destroy(misc_class);
24. fail_remove:
25. remove_proc_entry("misc", NULL);
26. return err;
27. }
28. /*misc作为一个子系统被注册到linux内核中*/
29. subsys_initcall(misc_init);

下边是register_chrdev函数的实现：

C-sharp代码

1. int register_chrdev(unsignedint major, const char *name,
2. conststruct file_operations *fops)
3. {
4. struct char_device_struct *cd;
5. struct cdev *cdev;
6. char *s;
7. int err = -ENOMEM;
8. /*主设备号是10，次设备号为从0开始，分配256个设备*/
9. cd = __register_chrdev_region(major, 0, 256, name);
10. if (IS_ERR(cd))
11. return PTR_ERR(cd);
12. /*分配字符设备*/
13. cdev = cdev_alloc();
14. if (!cdev)
15. goto out2;
17. cdev->owner = fops->owner;
18. cdev->ops = fops;
19. /*Linux设备模型中的,设置kobject的名字*/
20. kobject_set_name(&cdev->kobj, "%s", name);
21. for (s = strchr(kobject_name(&cdev->kobj),'/'); s; s = strchr(s,'/'))
22. *s = '!';
23. /*把这个字符设备注册到系统中*/
24. err = cdev_add(cdev, MKDEV(cd->major, 0), 256);
25. if (err)
26. gotoout;
28. cd->cdev = cdev;
30. return major ? 0 : cd->major;
31. out:
32. kobject_put(&cdev->kobj);
33. out2:
34. kfree(__unregister_chrdev_region(cd->major, 0, 256));
35. return err;
36. }

来看看这个设备的操作函数的集合：

C-sharp代码

1. staticconst struct file_operations misc_fops = {
2. .owner = THIS_MODULE,
3. .open = misc_open,
4. };

可以看到这里只有一个打开函数，用户打开miscdevice设备是通过主设备号对应的打开函数，在这个函数中找到次设备号对应的相应的具体设备的open函数。它的实现如下：

C-sharp代码

1. staticint misc_open(struct inode * inode,struct file * file)
2. {
3. int minor = iminor(inode);
4. struct miscdevice *c;
5. int err = -ENODEV;
6. conststruct file_operations *old_fops, *new_fops = NULL;
8. lock_kernel();
9. mutex_lock(&misc_mtx);
10. /*找到次设备号对应的操作函数集合，让new_fops指向这个具体设备的操作函数集合*/
11. list_for_each_entry(c, &misc_list, list) {
12. if (c->minor == minor) {
13. new_fops = fops_get(c->fops);
14. break;
15. }
16. }
18. if (!new_fops) {
19. mutex_unlock(&misc_mtx);
20. /*如果没有找到，则请求加载这个次设备号对应的模块*/
21. request_module("char-major-%d-%d", MISC_MAJOR, minor);
22. mutex_lock(&misc_mtx);
23. /*重新遍历misc_list链表，如果没有找到就退出，否则让new_fops指向这个具体设备的操作函数集合*/
24. list_for_each_entry(c, &misc_list, list) {
25. if (c->minor == minor) {
26. new_fops = fops_get(c->fops);
27. break;
28. }
29. }
30. if (!new_fops)
31. goto fail;
32. }
34. err = 0;
35. /*保存旧打开函数的地址*/
36. old_fops = file->f_op;
37. /*让主设备号的操作函数集合指针指向具体设备的操作函数集合*/
38. file->f_op = new_fops;
39. if (file->f_op->open) {
40. /*使用具体设备的打开函数打开设备*/
41. err=file->f_op->open(inode,file);
42. if (err) {
43. fops_put(file->f_op);
44. file->f_op = fops_get(old_fops);
45. }
46. }
47. fops_put(old_fops);
48. fail:
49. mutex_unlock(&misc_mtx);
50. unlock_kernel();
51. return err;
52. }

再来看看misc子系统对外提供的两个重要的API,misc_register,misc_deregister：

C-sharp代码

1. int misc_register(struct miscdevice * misc)
2. {
3. struct miscdevice *c;
4. dev_t dev;
5. int err = 0;
6. /*初始化misc_list链表*/
7. INIT_LIST_HEAD(&misc->list);
8. mutex_lock(&misc_mtx);
9. /*遍历misc_list链表，看这个次设备号以前有没有被用过，如果次设备号已被占有则退出*/
10. list_for_each_entry(c, &misc_list, list) {
11. if (c->minor == misc->minor) {
12. mutex_unlock(&misc_mtx);
13. return -EBUSY;
14. }
15. }
16. /*看是否是需要动态分配次设备号*/
17. if (misc->minor == MISC_DYNAMIC_MINOR) {
18. /*
19. *#define DYNAMIC_MINORS 64 /* like dynamic majors */
20. *static unsignedchar misc_minors[DYNAMIC_MINORS / 8];
21. *这里存在一个次设备号的位图，一共64位。下边是遍历每一位，
22. *如果这位为0，表示没有被占有，可以使用，为1表示被占用。
23. */
24. int i = DYNAMIC_MINORS;
25. while (--i >= 0)
26. if ( (misc_minors[i>>3] & (1 << (i&7))) == 0)
27. break;
28. if (i<0) {
29. mutex_unlock(&misc_mtx);
30. return -EBUSY;
31. }
32. /*得到这个次设备号*/
33. misc->minor = i;
34. }
35. /*设置位图中相应位为1*/
36. if (misc->minor < DYNAMIC_MINORS)
37. misc_minors[misc->minor >> 3] |= 1 << (misc->minor & 7);
38. /*计算出设备号*/
39. dev = MKDEV(MISC_MAJOR, misc->minor);
40. /*在/dev下创建设备节点，这就是有些驱动程序没有显式调用device_create，却出现了设备节点的原因*/
41. misc->this_device = device_create(misc_class, misc->parent, dev, NULL,
42. "%s", misc->name);
43. if (IS_ERR(misc->this_device)) {
44. err = PTR_ERR(misc->this_device);
45. gotoout;
46. }
48. /*
49. * Add it to the front, so that later devices can "override"
50. * earlier defaults
51. */
52. /*将这个miscdevice添加到misc_list链表中*/
53. list_add(&misc->list, &misc_list);
54. out:
55. mutex_unlock(&misc_mtx);
56. return err;
57. }

这个是miscdevice的卸载函数：

C-sharp代码

1. int misc_deregister(struct miscdevice *misc)
2. {
3. int i = misc->minor;
5. if (list_empty(&misc->list))
6. return -EINVAL;
8. mutex_lock(&misc_mtx);
9. /*在misc_list链表中删除miscdevice设备*/
10. list_del(&misc->list);
11. /*删除设备节点*/
12. device_destroy(misc_class, MKDEV(MISC_MAJOR, misc->minor));
13. if (i < DYNAMIC_MINORS && i>0) {
14. /*释放位图相应位*/
15. misc_minors[i>>3] &= ~(1 << (misc->minor & 7));
16. }
17. mutex_unlock(&misc_mtx);
18. return 0;
19. }

总结一下miscdevice驱动的注册和卸载流程：

misc_register:

匹配次设备号->找到一个没有占用的次设备号(如果需要动态分配的话)->计算设号->创建设备文-

miscdevice结构体添加到misc_list链表中。

misc_deregister:

从mist_list中删除miscdevice->删除设备文件->位图位清零。