字符设备驱动模型

应用程序运行在用户空间，而Linux 驱动属于内核的一部分，当在用户空间使用open()函数打开/dev/eth0这个驱动设备文件时，必须使用系统调用的方法来实现，open,close,write,read这些函数都是由C库提供的具有系统调用功能的函数。

Linux内核文件 include/linux/fs.h中，有个叫做 file_operations的结构体，就是 Linux内核驱动操作函数集合

linux驱动模块的加载和卸载

两种方式：直接编译进内核，或者编译成模块.ko文件，然后使用insmod或者modprobe加载，使用rmmod或者modprobe -r卸载

# insmod drv.ko
# rmmod drv.ko# modprobe drv.ko
# modprobe -r drv.lo// 建议使用modprobe drv.ko来加载驱动模块，使用rmmod来卸载模块
// modprobe 会根据依赖关系加载相关模块，而insmod只加载指定的模块
// modprobe -r也会根据依赖关系卸载相关模块，rmmod只卸载指定模块

//驱动入口函数
static int __init xxx_init(void)
{return 0;
}//驱动出口函数
static void __exit xxx_exit(void)
{}//将上面两个函数指定为出口函数和出口函数
module_init(xxx_init);
module_exit(xxx_exit);

字符设备注册和注销

当模块加载成功以后需要注册字符设备，卸载后也需要注销字符设备

static inline int register_chrdev(unsigned int major, const char *name, const struct file_operations *fops)
// major为主设备号， name 为设备名， fops 为操作函数集合static inline void unregister_chrdev(unsigned int major, const char *name)

一般字符设备的注册在驱动模块入口函数 xxx_init 中进行，注销在出口函数 xxx_exit中进行

static struct file_operations test_fops;//驱动入口函数
static int __init xxx_init(void)
{retvalue = register_chrdev(200, "chrtest", &test_fops);    if(retvalue < 0){}return 0;
}//驱动出口函数
static void __exit xxx_exit(void)
{unregister_chrdev(200, "chrtest");
}//将上面两个函数指定为出口函数和出口函数
module_init(xxx_init);
module_exit(xxx_exit);

通过cat /proc/devices命令查看当前已经被使用的主设备号。

初始化 fops结构体操作函数集合

static int chrtest_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{return 0;
}static ssize_t chrtest_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{return 0;
}static ssize_t chrtest_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{return 0;
}static int chrtest_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{return 0;
}static struct file_operations test_fops =
{.owner = THIS_MODULE,.open = chrtest_open,.read = chrtest_read,.write = chrtest_write,.release = chrtest_release,
}；//驱动入口函数
static int __init xxx_init(void)
{retvalue = register_chrdev(200, "chrtest", &test_fops);    if(retvalue < 0){}return 0;
}//驱动出口函数
static void __exit xxx_exit(void)
{unregister_chrdev(200, "chrtest");
}//将上面两个函数指定为出口函数和出口函数
module_init(xxx_init);
module_exit(xxx_exit);//添加license信息和作者信息
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("jack");

添加LICENSE和作者信息

license信息必须添加，否则编译会报错，如上图。

Linux设备号

Linux中每个设备都有一号，由主和次两部分组成，主设备号（major）表示某一个具体的驱动，此设备号(minor)表示使用这个驱动的各个设备。

Linux提供一个数据结构dev_t表示设备号，定义在include/linux/types.h中。

typedef __u32 __kernel_dev_t;
typedef __kernel_dev_t dev_t;
typedef unsigned int __u32;
// 因此，dev_t就是unsigned int类型，32位的数据类型

设备号位32位，高12位为主设备号，低20位为此设备号。

因此，主设备号范围为0~4095

在 include/linux/kdev_t.h中定义了几个宏定义的设备号的函数。

#define MINORBITS 20
// MINORBITS表示次设备号位数，一共是20#define MINORMASK ((1U << MINORBITS) - 1)
// MINORMASK表示次设备号掩码。#define MAJOR(dev) ((unsigned int) ((dev) >> MINORBITS))
// MAJOR用于从 dev_t中获取主设备号，将 dev_t右移 20位即可#define MINOR(dev) ((unsigned int) ((dev) & MINORMASK))
// MINOR用于从dev_t中获取次设备号，取 dev_t的低 20位的值即可#define MKDEV(ma,mi) (((ma) << MINORBITS) | (mi))
// MKDEV用于将给定的主设备号和次值组合成 dev_t类型的设备号

动态分配设备号

静态手动申请设备号，容易带来冲突问题。

Linux推荐使用动态分配设备号，在注册字符设备之前先申请一个设备号，系统会自动生成一个不冲突的设备号。

int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count, const char *name)// dev：保存申请到的设备号。
// baseminor：此设备号起始地址
// count：要申请的设备号数量
// name： 设备名字void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count)// from：要释放的设备号
// count：表示从from开始，要释放的设备号数量

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