《Linux device driver》字符设备和scull



《Linux device driver》-字符设备驱动程序 （并非全部书本知识）

主要通过介绍字符设备scull（Simple Character Utility for Loading Localities，区域装载的简单字符工具）的驱动程序编写，来学习Linux设备驱动的基本知识。

 

一、主设备号和次设备号

主设备号表示设备对应的驱动程序；次设备号由内核使用，用于正确确定设备文件所指的设备。

内核用dev_t类型（<linux/types.h>）来保存设备编号，dev_t是一个32位的数，12位表示主设备号，20为表示次设备号。

在实际使用中，是通过<linux/kdev_t.h>中定义的宏来转换格式。

 

 

建立一个字符设备之前，驱动程序首先要做的事情就是获得设备编号。其这主要函数在<linux/fs.h>中声明：

intregister_chrdev_region(dev_t first, unsigned int count, char *name);  //指定设备编号

 

intalloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned int firstminor, unsigned int count,char *name);  //动态生成设备编号

 

void unregister_chrdev_region(dev_tfirst, unsigned int count);     //释放设备编号

 

分配之设备号的最佳方式是：默认采用动态分配，同时保留在加载甚至是编译时指定主设备号的余地。

 

以下是在scull.c中用来获取主设备好的代码：

if (scull_major) {

   dev = MKDEV(scull_major, scull_minor);

   result = register_chrdev_region(dev,scull_nr_devs, "scull")

;

} else {

   result = alloc_chrdev_region(&dev,scull_minor, scull_nr_devs,"scull");

   scull_major = MAJOR(dev); }

if (result < 0) {

   printk(KERN_WARNING "scull: can't get major%d\n", scull_major);

return result; }

 

在这部分中，比较重要的是在用函数获取设备编号后，其中的参数name是和该编号范围关联的设备名称，它将出现在/proc/devices和sysfs中。

 

看到这里，就可以理解为什么mdev和udev可以动态、自动地生成当前系统需要的设备文件。udev就是通过读取sysfs下的信息来识别硬件设备的.

 

大部分基本的驱动程序操作涉及及到三个重要的内核数据结构，分别是file_operations、file和inode，它们的定义都在<linux/fs.h>。

 

二、字符设备的注册

 

内核内部使用struct cdev结构来表示字符设备。在内核调用设备的操作之前，必须分配并注册一个或多个struct cdev。代码应包含<linux/cdev.h>，它定义了struct cdev以及与其相关的一些辅助函数。

注册一个独立的cdev设备的基本过程如下：

1、为struct cdev分配空间(如果已经将struct cdev嵌入到自己的设备的特定结构体中，并分配了空间，这步略过！)

struct cdev *my_cdev = cdev_alloc();

2、初始化structcdev

void cdev_init(struct cdev *cdev, const struct file_operations*fops)

3、初始化cdev.owner

cdev.owner =THIS_MODULE;

4、cdev设置完成，通知内核structcdev的信息（在执行这步之前必须确定你对struct cdev的以上设置已经完成！）

int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count)

从系统中移除一个字符设备：voidcdev_del(struct cdev *p)

以下是scull中的初始化代码（之前已经为structscull_dev分配了空间）：

/*

 * Set up the char_devstructure for this device. */

static void scull_setup_cdev(struct scull_dev *dev, int index) {

   int err, devno =MKDEV(scull_major, scull_minor + index);     

   cdev_init(&dev->cdev, &scull_fops);    dev->cdev.owner = THIS_MODULE;

   dev->cdev.ops = &scull_fops; //这句可以省略，在cdev_init中已经做过

   err = cdev_add(&dev->cdev, devno, 1);

   /* Fail gracefully ifneed be这步值得注意*/    if (err)

       printk(KERN_NOTICE"Error %d adding scull%d", err, index); }

 

三、scull模型的内存使用示意图