一、概述
字符设备的驱动包括设备号、字符设备结构体、自动创建设备节点、fops结构体
二、知识点
- 设备号：一个32bit的数据，高12bit表示主设备号，低20bit表示次设备号
- 宏定义：
MAJOR(dev),MINOR(dev),MKDEV(ma,mi) - 分配设备号：
register_chrdev_region、alloc_chrdev_region前者静态分配设备号，后者动态分配设备号 cat /proc/devices查看已经分配的设备号- 分配设备号
register_chrdev_region(dev_t, unsigned, const char*); // 起始设备号、数量、名称
alloc_chrdev_region(dev_t*, unsigned, unsigned, const char*); // 保存申请到的设备号、起始次设备号、数量、名称
unregister_chrdev_region(dev_t, unsigned); // 要释放的设备号、要释放的设备号的数量
- 注册一个字符设备
struct cdev {struct kobject kobj; // 父对象struct module *owner; // 所有者const struct file_operations *ops; // fopsstruct list_head list; // 链表头dev_t dev; // 设备号unsigned int count; // 数量
} __randomize_layout;
void cdev_init(struct cdev *, const struct file_operations *); // 初始化cdev结构体并关联fops
int cdev_add(struct cdev *, dev_t, unsigned); // 关联设备号和数量，并注册cdev
void cdev_del(struct cdev *); // 注销cdev
- 文件操作函数结构体
struct file_operations ;
应用层的open、read、write、close、ioctl函数均有驱动层的相应函数对应，这些函数指针都放在file_operation结构体中
- 创建设备节点
手动创建设备节点 mknod /dev/xxx c 250 0
struct class *cls = class_create(owner, name);
void class_destroy(struct class *cls);
device_create(struct class *cls, struct device *parent, dev_t devt, void *drvdata, const char *fmt, ...);
void device_destroy(struct class *cls, dev_t devt);
- 用户空间和内核空间
通过系统调用、软中断、硬件中断，进程由用户空间陷入内核空间。两个空间拷贝数据的API：copy_from_user和copy_to_user - file结构体的私有数据，一般驱动空间中会由一个自定义的结构体，这样在open时设置file的private_data为该结构体实例对象的指针，在后续的read/write函数中通过访问file的private_data就可以得到有用数据
container_of(type, struct, name);通过结构体成员的地址得到结构体的地址- 错误处理：使用goto完成不同阶段的错误处理退出，使用IS_ERR判断指针是否有效，通过PTR_TO_ERR将错误指针返回错误
三、杂项设备
- 杂项设备是无法归类的一系列设备，主设备号都是10，用来避免主设备号的浪费
- 杂项设备不需要手动设置设备节点，实现相应的miscdevice结构体，填充name、minor和fops即可（minor使用MISC_DYNAMIC_MINOR表示动态申请次设备号）
- 实现miscdevice结构体之后，调用
misc_register就可以注册一个杂项设备并自动生成设备节点 - 调用
misc_unregister注销杂项设备
四、字符设备的驱动框架
- 定义cdev结构体
- 动态分配一个设备号
alloc_chrdev_region - 初始化cdev结构体并添加到系统中
cdev_init cdev_add - 设置自动创建设备节点
class_create device_create cdev_init时需要传入fops，因此需要实现fops的几个函数，open、read、write等等- 出口函数中需要反过来一步一步地注销