创建字符设备

创建字符设备

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Linux字符设备是一种按字节来访问的设备，字符驱动则负责驱动字符设备，这样的驱动通常实现open、close、read和write系统调用。例如：串口、Led、按键等。

创建字符设备文件的方法

1、使用命令 mknod /dev/文件名 c 主设备号 此设备号（查看主设备号：cat /proc/devices）

文件系统与字符设备驱动程序之间的关系

1、在Linux系统中，每一个打开的文件，在内核中都会关联一个struct file结构，它是由内核在打开文件时创建，在文件关闭后释放

struct file结构中的重要成员
　　struct file_operations* f_op;　　//文件操作函数集
　　loff_t   f_pos;　　　　　　　　 //文件读写指针

2、每一个存在于文件系统中的文件都会关联一个inode结构，该结构主要用来记录文件物理上的信息。因此，它和代表打开文件的file结构是不同的，一个文件没有被打开时不会关联file结构，但是会关联一个inode结构（存于磁盘，操作文件是在内存中建立相应的映射结构）
3、系统实质上是把字符设备的注册表看成了文件。其中chrdevs[]在内核的定义如下

static struct char_device_struct {
    struct char_device_struct *next;
    unsigned int major;
    unsigned int baseminor;
    int minorct;
    char name[64];
    struct cdev *cdev;        /* will die */
} *chrdevs[CHRDEV_MAJOR_HASH_SIZE];

4、 字符设备在内核中使用struct cdev来描述

struct cdev {
    struct kobject kobj;
    struct module *owner;
    const struct file_operations *ops;　　//设备操作函数集
    struct list_head list;
    dev_t dev;　　　　　　　　　　　　　　　　//设备号
    unsigned int count;　　　　　　　　　　 //设备数
};

5、Linux内核中使用dev_t类型来定义设备号，dev_t其实质为32位unsigned int类型，其中高12位为主设备号，低20位为次设备号。
（1）MKDEV(主设备号，次设备号)
（2）MAJOR(dev_t dev)
（3）MINOR(dev_t dev)

注：字符设备文件与字符设备驱动是通过主设备号建立对应关系；驱动程序用次设备号来区分同类型的设备

设备号的申请与注销

（1）静态申请：开发者自己选择一个数字作为主设备号，通过函数 register_chardev_region 向内核申请
（2）动态分配：使用 alloc_chrdev_region 由内核分配一个可用的主设备号（推荐使用）
（3）不论使用何种方法分配设备号，都应该在驱动退出时，使用 unregister_chrdev_region 函数释放这些设备

字符设备描述结构的分配、注册与注销

9. 字符设备描述结构的分配、注册与注销
   （1）cdev变量的定义可以采用静态和动态两种方法
   　　* 静态分配：struct cdev mdev;
   　　* 动态分配：struct cdev* pdev = cdev_alloc();(可以通过命令：cat /proc/devices查看主设备号)
   （2）cdev变量的初始化使用cdev_init()函数来完成
   　　void cdev_init(struct cdev *cdev, const struct file_operations *fops)
   　　cdev: 待初始化的cdev结构
   　　fops: 设备对应的操作函数集
   （3）字符设备的注册使用cdev_add()函数来完成
   （4）字符设备的注销使用cdev_del()函数来完成

设计Linux字符设备驱动程序的主要工作：

（1）根据外部设备的特点，实现file_operations结构所需要的函数

（2）调用函数cdev_alloc()函数向系统动态申请一个cdev结构实例

（3）调用函数cdev_init()初始化cdev实例，并建立cdev实例与file_operations实例之间的连接

（4）调用函数alloc_chrdev_region()向系统申请一个设备号

（5）调用函数cdev_add()向系统添加一个设备

（6）调用函数cdev_del()从系统删除一个cdev结构实例

注：如果把驱动程序制作成一个内核模块，上述的第（2）、（3）、（4）、（5）步应在模块的初始化函数中实现，而第（6）步应在模块的卸载函数中实现

一键创建

register_chrdev(major,fops)) 创建
1、第一个参数静态申请设备号，如果是0，则系统随机分配
2、fops
__unregister_chrdev() 注销