linux字元裝置驅動

linux系統裝置的3種型別：字元裝置驅動、塊裝置驅動和網路裝置驅動

字元裝置：只能乙個乙個位元組讀寫資料的裝置，不能隨機讀取裝置記憶體中的某一資料

塊裝置：可以從裝置的任意位置讀取一定長度資料的裝置

在 /dev 目錄中 執行 ls-l 時

第乙個字母為c表示該裝置為字元裝置，為b表示塊裝置

乙個字元裝置或者塊裝置都有乙個主裝置號和乙個此裝置號，統稱為裝置號。主裝置號用來表示乙個特定的驅動程式，此裝置號用來表示使用該驅動程式的各裝置。

1.主裝置號和次裝置號的表示

linux核心中 dev_t型別用來表示裝置號，在linux 2.6.34.14中

typedef u_long dev_t

2.主裝置號和次裝置號的獲取

為了保障可移植性，應該使用巨集major和minor獲取主裝置號和次裝置號，mkdev巨集生成裝置號，巨集的定義如下:

#define minorbits 20                 //次裝置號的位數

#define minormask ((1u << minorbits)-1) //次裝置號掩碼 有minorbits個1
#define major(dev) ((unsigned int) ((dev) >> minorbits)) 
//dev右移20位得到主裝置號
#define minor(dev) ((unsigned int) ((dev) &minormask))
//與次裝置號掩碼相與得到次裝置號
#define mkdev(ma,mi) (((ma)<

驅動開發者靜態指定乙個裝置號，核心開發者已經為常用裝置分配了裝置號，在核心原始碼/documentation/devices.txt 中可找到，此方法很可能造成裝置號衝突

建議使用方法，動態分配裝置號函式為 alloc_chrdev_region()

int register_chrdev_region(dev_t form,unsigned count,const char *name);

count:需要申請的連續裝置號的個數

name：和該範圍編號關聯的裝置名稱，不能超過64位元組

成功返回0

int alloc_chr_dev_region(dev_t *dev,unsigned baseminor,unsigned count,const char *name);

baseminor : 要申請的第乙個次裝置號 通常設為0

count : 要申請的連續裝置號個數 與register_chrdev_region()函式引數相同

name : 裝置名字 與register_chrdev_region()函式引數相同

void unregister_chardev_region(dev_t form ,unsigned count);

count:從form開始要釋放的裝置號個數

4.檢視裝置號

當靜態分配裝置號時，需要檢視檔案系統中已經存在的裝置號，從而決定使用哪個裝置號，方法為讀取/proc/devices檔案，如下所示

can@ubuntu:~/c/hehe$ cat /proc/devices

character devices:

1 mem

4 /dev/vc/0

4 tty

4 ttys

5 /dev/tty

5 /dev/console

5 /dev/ptmx

5 ttyprintk

6 lp

7 vcs

10 misc

13 input

14 sound/midi

14 sound/dmmidi

21 sg

29 fb

block devices:

1 ramdisk

259 blkext

7 loop

8 sd

9 md

11 sr

65 sd

66 sd

67 sd

68 sd

69 sd

linux核心中使用cdev結構體描述字元裝置，其包含了大量字元裝置所共有的特性。cdev結構體定義：

struct cdev

struct list_head

每乙個字元裝置在/dev目錄下都有乙個裝置檔案，開啟裝置檔案就相當於開啟相應字元裝置。例如應用程式開啟裝置檔案a，那麼系統會產生乙個inode結點，通過inode結點的i_cdev欄位找到cdev結構體，通過cdev的ops指標，就能找到裝置的操作函式。

在 linux/fs.h 中定義，對裝置進行操作的抽象結構體，常用的函式有open(),read(),write(),close(),ioctl()等

某個版本linux核心中的file_operation結構體定義

struct file_operations ;

owner：不是乙個函式，是乙個指向這個結構模組的指標，用來維持引用計數，當模組還在使用時，不能使用rmmod解除安裝模組，幾乎所有時刻被簡單初始化為 this_module 乙個在linux/module.h中的巨集定義

llseek()：改變檔案中的當前讀寫位置，將新的位置返回 loff_t型別為 long long型別

read() : 從裝置獲取資料，成功返回讀取位元組數，失敗返回負的錯誤編碼

write() : 用來邪道裝置中，成功返回寫入位元組數，失敗返回負錯誤碼

ioctl() : 執行裝置特定命令的方法

open() : 開啟乙個裝置，如果被複製為null，那麼裝置永遠開啟成功，並不會對裝置產生影響

release(): 釋放被open()函式中申請的資源，將在檔案引用計數為0時被系統呼叫，對應應用程式的close()方法，但僅當對裝置檔案的所有開啟都被釋放後才會被呼叫

常見的裝置結構體、載入函式和解除安裝函式如下:

struct ***_dev;

static
int __init ***_init(void)
//初始化cdev結構，傳遞file_operation結構指標
cdev_init(&***_dev.cdev,&***_fops);
dev->cdev.owner = this_module; //指定所屬模組
err = cdev_add(&***_dev.cdev,***_devno,1); //註冊裝置
}static
void __exit ***_exit(void)

//檔案操作結構體

static const struct file_operations ***_fops=
//讀函式
static ssize_t ***_read(struct file *filp,char _user *buf, size_t size,loff_t *ppos)
//寫函式
static ssize_t ***_write(struct file *filp,const char _user *buf,size_t size,loff_t *oppos)
//ioctl 裝置控制函式
static long ***_ioctl(struct file *file,unsigned int cmd,unsigned long arg)
return
0;}

unsigned

long copy_to_user(void _user *to,const
void *from,unsigned
long n);
unsigned
long copy_from_user(void *to,const _user *from,unsigned
long n);
put_user(local,user);
get_user(local,user);

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