嵌入式Linux misc 设备驱动

misc 设备驱动简介
那么杂项设备驱动是属于我们 linux 三大设备驱动的哪一项呢？由于linux 驱动倾向于分层设计，所以每个具体的设备都可以找到它归属的类型，从而可以套到它相应的架构里面去，我们只需要实现它最底层的那部分。但是也有部分字符设备，确实不知道它属于哪种类型，一般推荐大家采用 miscdevice 的框架结构。 misc 的意思是混合的杂项的，所以 misc 设备驱动也叫做杂项设
备驱动，当板子上的某个设备没有办法分类时，就可以用 misc 设备驱动。它的注册跟使用比较的简单，所以比较适用于功能简单的设备。正因为简单，所以它通常嵌套在 platform 总线驱动中，配合总线驱动达到更复杂，多功能的效果。杂项设备是字符设备的一种，杂项设备可以自动生成设备节点。
在学习 misc 设备驱动之前，先来了解几个基础概念。
概念 1 设备节点
我们可以启动我们的开发板，进入到 dev 目录下， dev 目录下全部都是生成的设备节点，如下图所示：

我们的系统里面有很多杂项设备。我们可以输入以下命令来查看，如下图所示：
cat /proc/misc

概念 2 杂项设备的优点
杂项设备除了比字符设备代码简单，还有别的区别吗？所有的 misc 设备驱动的主设备号都为 10，不同的设备使用不同的从设备号。主设设备号相同就可以节省内核的资源，在内核中大概可以找到 200 多处使用 miscdevice 框架结构的驱动。
概念 3 主设备号和次设备号的概念
设备号包含主设备号和次设备号，设备号是计算机识别设备的一种方式，主设备号相同的就被视为同一类设备，主设备号在 Linux 系统里面是唯一的，次设备号不一定唯一。主设备号可以比做成电话号码的区号。比如北京的区号是 010，次设备号可以比作成电话号码。
主设备号可以通过以下命令来查看，前面的数字就是主设备号，如下图所示：
cat /proc/devices

misc 设备用 miscdevice 结构体表示， miscdevice 结构体的定义在内核源码具体定义在
include/linux/miscdevice.h 中，内容如下：

struct miscdevice {int minor; //次设备号const char *name; //设备节点的名字const struct file_operations *fops; //文件操作集struct list_head list;struct device *parent;struct device *this_device;const struct attribute_group **groups;const char *nodename;umode_t mode;
};

当我们创建一个 misc 设备的 miscdevice 结构体时，需要我们指定 minor、 name 和 fops 这三个成员变量。 minor 表示次设备号，需要用户设置，在 Linux 内核中有一些预定义的 misc 设备的次设备号，定义在 include/linux/miscdevice.h 文件中，如下所示：

#define PSMOUSE_MINOR 1
#define MS_BUSMOUSE_MINOR 2 /* unused */
#define ATIXL_BUSMOUSE_MINOR 3 /* unused */
/*#define AMIGAMOUSE_MINOR 4 FIXME OBSOLETE */
#define ATARIMOUSE_MINOR 5 /* unused */
#define SUN_MOUSE_MINOR 6 /* unused */
......
#define MISC_DYNAMIC_MINOR 255

设置子设备号时要注意不要重复使用其他设备的子设备号。可以从这些预定义的子设备号中选择一个，也可以自定义。name 就是这个 misc 设备的名字，当设备注册成功后，会在/dev 目录下自动生成一个名为 name 的设备文件。 fops 就是这个 misc 设备的操作集合。
当创建好 miscdevice 结构体后，使用 misc_register 函数向系统中注册一个 misc 设备，函数原型如下：

函数	int misc_register(struct miscdevice * misc)
参数 misc	之前创建好的 miscdevice 结构体
返回值	成功返回 0，失败返回负数。

在设备驱动的卸载函数中，使用 misc_deregister 函数来注销掉 misc 设备。函数原型如下

函数	int misc_deregister(struct miscdevice *misc)
参数 misc	要注销的 miscdevice 结构体。
返回值	无

在 miscdevice 结构体的第四行，它指向了一个 file_operation 的结构体。 file_operations 文件操作集在定义在 include/linux/fs.h 下面，如下图所示。

file_operations 中的成员函数实际是由 drivers/char/misc.c 中 misc 驱动核心层的 misc_fops 成员函数间接调用的。 file_operations 结构体里面的结构体成员都对应一个调用。简单介绍一下其中比较常用的函数：
llseek()函数用来修改一个文件的当前的读写位置，并将新位置返回。
read()函数用来从设备中读取数据，成功时返回读取到的字节数，出错返回一个负值。
write()函数用来向设备发送数据，成功时返回该函数写入的字节数。
poll()函数用于查询设备是否可以进行非阻塞读写。
unlock_ioctl()函数提供设备相关控制命令的实现。
mmap()函数将设备内存映射到进程的虚拟地址空间中。
open()函数用于打开设备文件。
release()函数用于关闭设备文件。
注册杂项设备有一个通用的思路和方法，这里给大家总结为三个步骤：
填充 miscdevice 这个结构体
填充 file_operations 这个结构体
注册杂项设备并生生成设备节点。
实验程序

添加头文件

/*注册杂项设备头文件*/
#include <linux/miscdevice.h>
/*注册设备节点的文件结构体*/
#include <linux/fs.h>

填充 miscdevice 结构体

struct miscdevice misc_dev = {.minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,.name = "hello_misc",.fops = &misc_fops,
};

上述代码第 2 行的 minor 为 MISC_DYNAMIC_MINOR， miscdevice 核心层会自动找一个空闲的次设备号，否则用 minor 指定的次设备号。上述代码第 3 行 name 是设备的名称，自定义为"hello_misc"
填充 file_operations 结构体

struct file_operations misc_fops={.owner = THIS_MODULE
};

THIS_MODULE 宏是什么意思呢？它在 include/linux/module.h 里的定义是
#define THIS_MODULE (&__this_module)
它是一个 struct module 变量，代表当前模块，可以通过 THIS_MODULE 宏来引用模块的 struct module结构，比如使用 THIS_MODULE->state 可以获得当前模块的状态。这个 owner 指针指向的就是你的模块。
注册杂项设备并生成设备节点
在 misc_init()函数中填充 misc_register()函数注册杂项设备，并判断杂项设备是否注册成功。

static int misc_init(void){int ret;ret = misc_register(&misc_dev); //注册杂项设备if(ret<0) //判断杂项设备是否注册成功{printk("misc registe is error \n"); //打印杂项设备注册失败} printk("misc registe is succeed \n"); //打印杂项设备注册成功return 0;
}在 misc_exit（） 函数中填充 misc_deregister()函数注销杂项设备。static void misc_exit(void){misc_deregister(&misc_dev); //注销杂项设备printk("misc gooodbye! \n"); //打印杂项设备注销成功
}

完整的代码如下图所示：

/*
* @Descripttion: 最简单的杂项设备驱动
* @version:
* @Author: topeet
*/
#include <linux/init.h> //初始化头文件
#include <linux/module.h> //最基本的文件， 支持动态添加和卸载模块。
#include <linux/miscdevice.h> /*注册杂项设备头文件*/
#include <linux/fs.h> /*注册设备节点的文件结构体*/struct file_operations misc_fops=
{ //文件操作集.owner = THIS_MODULE
};
struct miscdevice misc_dev =
{ //杂项设备结构体.minor = MISC_DYNAMIC_MINOR, //动态申请的次设备号.name = "hello_misc", //杂项设备名字是 hello_misc.fops = &misc_fops, //文件操作集
};static int misc_init(void)
{ //在初始化函数中注册杂项设备int ret;ret = misc_register(&misc_dev);if(ret<0){printk("misc registe is error \n");} printk("misc registe is succeed \n");return 0;
} static void misc_exit(void){ //在卸载函数中注销杂项设备misc_deregister(&misc_dev);printk(" misc gooodbye! \n");
} module_init(misc_init);
module_exit(misc_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

现在最简单的杂项设备的驱动就写完了，那么接下来我们可以把这个驱动编译一下，然后放到开发板上面运行。编译驱动，可以将它编译进内核里面，也可以将它编译成模块。
编译驱动程序
Makefile 为：

obj-m += misc.o #先写生成的中间文件的名字是什么， -m 的意思是把我们的驱动编译成模块
KDIR:=/home/topeet/driver/imx6ull/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga/
PWD?=$(shell pwd) #获取当前目录的变量
all:make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules #make 会进入内核源码的路径， 然后把当前路径下的代码编译成
模块

驱动编译成功生成了 ko 文件，如下图所示：

运行测试
进入到共享目录，加载驱动模块如图所示：
cd imx6ull/
ls
cd misc/
insmod misc.ko

驱动加载成功后，输入以下命令，查看注册的设备节点是否存在，如下图所示，设备节点存在。
ls /dev/h*

输入以下命令拆卸驱动模块,如下图所示：
rmmod misc

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