linux裝置驅動程式學習（1）
-字元裝置驅動程式
一、分配裝置號
1、 對字元裝置的訪問是通過檔案系統內的裝置名稱進行的（/dev/ttys0）。在核心中，
#include dev_t 用來儲存裝置編號——包括主裝置號和次裝置號。
由dev_t獲得主次裝置號：
major(dev_t dev);
minor(dev_t dev);
由主次裝置號獲得dev_t
mkdev(int major, int minor);
2、分配和釋放裝置編號：
靜態分配裝置號： int register_chrdev_region(dev_t first, unsigned int count, char *name);
動態分配裝置號： int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned int firstminor, unsigned int count, char *name);
釋放裝置編號 ： void unregister_chrdev_region(dev_t first, unsigned int count);
3、動態分配裝置編號
以《ldd3》作者的觀點，分配主裝置號的最佳方式是：預設採用動態分配，同時保留在載入甚至是編譯時指定主裝置號的餘地。示例驅動scull採用了如下方式：
二、與裝置驅動相關的三個重要資料結構
1、struct file_operation
它用來建立裝置編號與裝置操作之間的連線，scull裝置驅動程式的此結構初始化為如下形式：
2、struct file 檔案描述符
file 結構與使用者空間的file沒有任何關聯，file在c庫中定義且不會出現在核心**中，而struct file是乙個核心結構，它不會出現在使用者程式中。
3、struct inode
核心用inode結構在內部表示檔案，因此它和file結構不同，後者表示開啟的檔案描述符。對單個檔案，可能會有許多個表示開啟的檔案描述符的file結構，但它們都指向單個inode結構。
dev_t i_rdev; 包含真正的裝置編號，unsigned int imajor(struct inode *inode); unsigned int iminor(struct inode *inode);
struct cdev *i_cdev;
三、註冊字元裝置
核心內部使用struct cdev結構來表示字元裝置。在核心呼叫裝置的操作之前，必須分配並註冊乙個或者多個上述結構。在 中定義了這個結構及其相關操作。
1、分配cdev結構
struct cdev *my_cdev = cdev_alloc();
my_cdev->ops = &my_fops;
2、初始化分配到了cdev結構
void cdev_init(struct cdev *cdev, struct file_operation *fops);
my_cedv->owner = this_module;
3、告訴核心該結構的資訊
int cdev_add(struct cdev *dev, dev_t num, unsigned int count);
4、從系統中刪除乙個字元裝置
voi d cdev_del(struct cdev *dev);
scull的裝置註冊如下：
四、裝置的相關操作實現 ——open() release() read() write()
open方法提供給驅動程式以初始化的能力，為以後的操作作準備。應完成的工作如下：
(1)檢查裝置特定的錯誤（如裝置未就緒或硬體問題）；
(2)如果裝置是首次開啟，則對其進行初始化；
(3)如有必要，更新f_op指標；
(4)分配並填寫置於filp->private_data裡的資料結構。
而根據scull的實際情況，他的open函式只要完成第四步（將初始化過的struct scull_dev dev的指標傳遞到filp->private_data裡，以備後用）就好了，所以open函式很簡單。但是其中用到了定義在中的container_of巨集，原始碼如下：
#define container_of(ptr, type, member) ()
其實從原始碼可以看出，其作用就是：通過指標ptr，獲得包含ptr所指向資料（是member結構體）的type結構體的指標。即是用指標得到另外乙個指標。
release方法提供釋放記憶體，關閉裝置的功能。應完成的工作如下：
（1）釋放由open分配的、儲存在file->private_data中的所有內容；
（2）在最後一次關閉操作時關閉裝置。
由於前面定義了scull是乙個全域性且持久的記憶體區，所以他的release什麼都不做。
read和write
read和write方法的主要作用就是實現核心與使用者空間之間的資料拷貝。因為linux的核心空間和使用者空間隔離的，所以要實現資料拷貝就必須使用在中定義的：
unsigned long copy_to_user(void __user *to,
const void *from,
unsigned long count);
unsigned long copy_from_user(void *to,
const void __user *from,
unsigned long count);
而值得一提的是以上兩個函式和
#define __copy_from_user(to,from,n) (memcpy(to, (void __force *)from, n), 0)
#define __copy_to_user(to,from,n) (memcpy((void __force *)to, from, n), 0)
之間的關係：通過原始碼可知，前者呼叫後者，但前者在呼叫前對使用者空間指標進行了檢查。
五、scull的記憶體使用模型
Linux裝置驅動程式學習筆記1
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