新的字符设备注册方式和自动创建节点

本文主要是介绍新的字符设备注册方式和自动创建节点，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

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前言

💦 register_chrdev注册设备缺点是非常明显的，只能注册主设备号，次设备号浪费了，而且主设备号还不能自动生成，不太智能。

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一、设备号的申请

1.自动申请设备号

💦 为了解决register_chrdev的缺点，最好的办法就是跟Linux去主动申请设备号，当然了Linux也提供了这个函数：函数原型在char_dev.c中

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

①dev参数表示主设备号；
②baseminor次设备号范围，比如从零开始；
③count次设备号个数，比如2个；
④name设备名称；
💦 有申请就有释放，都是成对出现的，函数如下：

void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count)

①from是申请的设备号；
②申请的个数。

2.用户指定设备号

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

①from 是要申请的起始设备号，也就是给定的设备号；
② count 是要申请的数量，一般都是一个；
③ name 是设备名字。
💦 释放的时候也用 unregister_chrdev_region函数。

二、获取设备号的程序格式

1.格式

💦 代码如下（示例）：设备号一般用结构体变量表示

int major; /* 主设备号 */
int minor; /* 次设备号 */
dev_t devid; /* 设备号 */if (major) 
{ /* 定义了主设备号 */devid = MKDEV(major, 0); /* 大部分驱动次设备号都选择 0*/register_chrdev_region(devid, 1, "test");
} 
else{ /* 没有定义设备号 */alloc_chrdev_region(&devid, 0, 1, "test"); /* 申请设备号 */major = MAJOR(devid); /* 获取分配号的主设备号 */minor = MINOR(devid); /* 获取分配号的次设备号 */}if (rc < 0) {dev_err(&pdev->dev, "err: %d\n", rc);goto undo_platform_device_add;}

struct newled_dev
{/* data */dev_t devid; /*设备号*/int   major;/*主设备号*/int   minor;/*次设备号*/
};

三、字符设备注册

1.新的字符设备注册方法

💦 在 Linux 中使用 cdev 结构体表示一个字符设备，cdev 结构体在 include/linux/cdev.h 文件中
的定义如下：

struct cdev {struct kobject kobj;struct module *owner;const struct file_operations *ops;struct list_head list;dev_t dev;unsigned int count;
};

💦 比较重要的有三个参数，owner模块的拥有者，ops字符设备操作函数集合，dev设备号。
注册步骤：
①新建cdev结构体变量
②调用cdev_init函数，就是给file_operations 赋值。

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

③通过cdev_add 函数添加字符设备

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

④通过cdev_del函数注销字符设备。

void cdev_del(struct cdev *p)

四、节点的自动创建

💦 在前面的 Linux 驱动实验中，使用 modprobe 加载驱动程序以后还需要使用命令
“mknod”手动创建设备节点。那如何实现自动创建设备节点呢，在驱动中实现自动创建设备节点的功能以后，使用 modprobe 加载驱动模块成功的话就会自动在/dev 目录下创建对应的设备文件。

1.mdev机制

💦 udev 是一个用户程序，在 Linux 下通过 udev 来实现设备文件的创建与删除，udev 可以检
测系统中硬件设备状态，可以根据系统中硬件设备状态来创建或者删除设备文件。
💦 比如使用modprobe 命令成功加载驱动模块以后就自动在/dev 目录下创建对应的设备节点文件,使用rmmod 命令卸载驱动模块以后就删除掉/dev 目录下的设备节点文件。
使用 busybox 构建根文件系统的时候，busybox 会创建一个 udev 的简化版本—mdev，所以在嵌入式 Linux 中我们使用mdev 来实现设备节点文件的自动创建与删除，Linux 系统中的热插拔事件也由 mdev 管理，在/etc/init.d/rcS 文件中如下语句实现mdev机制：

echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug

2.mdev机制实现流程

①创建一个类

💦 自动创建设备节点的工作是在驱动程序的入口函数中完成的，一般在 cdev_add 函数后面添
加自动创建设备节点相关代码。
首先要创建一个 class 类，class 是个结构体，定义在文件include/linux/device.h 里面。class_create 是类创建函数，class_create 是个宏定义，内容如下：

#define class_create(owner, name) \
({ \
static struct lock_class_key __key; \
__class_create(owner, name, &__key); \
})struct class *__class_create(struct module *owner, const char *name,
struct lock_class_key *key)

💦 owner 一般为 THIS_MODULE，
💦 name 是类名字。
💦 返回值是个指向结构体 class 的指针，也就是创建的类。
有创建就有删除，卸载驱动程序的时候需要删除掉类，类删除函数为 class_destroy，函数原型如下：

void class_destroy(struct class *cls);

💦 cls 就是要删除的类。

②创建一个设备

💦 创建好类以后还不能实现自动创建设备节点，我们还需要在这个类下创建一个设
备。使用 device_create 函数在类下面创建设备，device_create 函数原型如下：

struct device *device_create(struct class *class, 
struct device *parent,
dev_t devt, 
void *drvdata, 
const char *fmt, ...)

💦 device_create 是个可变参数函数，
① class 就是设备要创建哪个类下面；
②parent 是父设备，一般为 NULL，也就是没有父设备；
③devt 是设备号；
④drvdata 是设备可能会使用的一些数据，一般为 NULL；
⑤ fmt 是设备名字，如果设置 fmt=xxx 的话，就会生成/dev/xxx这个设备文件。返回值就是创建好的设备。
💦 同样的，卸载驱动的时候需要删除掉创建的设备，设备删除函数为 device_destroy，函数原型如下：

void device_destroy(struct class *class, dev_t devt)

💦 参考格式：

1 struct class *class; /* 类 */ 
2 struct device *device; /* 设备 */
3 dev_t devid; /* 设备号 */ 
4 
5 /* 驱动入口函数 */
6 static int __init led_init(void)
7 {
8 /* 创建类 */
9 class = class_create(THIS_MODULE, "xxx");
10 /* 创建设备 */
11 device = device_create(class, NULL, devid, NULL, "xxx");
12 return 0;
13 }
14
15 /* 驱动出口函数 */
16 static void __exit led_exit(void)
17 {
18 /* 删除设备 */
19 device_destroy(newchrled.class, newchrled.devid);
20 /* 删除类 */
21 class_destroy(newchrled.class);
22 }
23
24 module_init(led_init);
25 module_exit(led_exit);

五、总结流程

💦 一般在入口函数中进行加载：

💦 在出口函数中进行卸载：

💦 如果在其中某步骤出错后，在以前申请的都需要释放掉，可以采用goto格式：与Linux驱动格式保持一致，注意释放顺序。

  fail_device:class_destroy(newled.class);fail_class:cdev_del(&newled.led_cdev);fail_cdev:unregister_chrdev_region(newled.devid, NEWLEDCOUNT);fail_devid:return res;

六、文件私有数据

在编写驱动的时候，一般都会将设备属性，定义成一个结构体，然后在 open 函数里面设置好私有数据，然后在在 write、read、close 等函数中直接读取 private_data即可得到设备结构体。

/* 设备结构体 */
1 struct test_dev{
2 dev_t devid; /* 设备号 */
3 struct cdev cdev; /* cdev */
4 struct class *class; /* 类 */
5 struct device *device; /* 设备 */
6 int major; /* 主设备号 */
7 int minor; /* 次设备号 */
8 };
9 
10 struct test_dev testdev;
11 
12 /* open 函数 */
13 static int test_open(struct inode *inode, struct file *filp)
14 {
15 filp->private_data = &testdev; /* 设置私有数据 */
16 return 0;
17 }

这篇关于新的字符设备注册方式和自动创建节点的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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