设备节点如何与设备驱动关联

Posted 2022-05-06 正在起飞的蜗牛

1、上层应用如何调用设备驱动

(1)在linux中一切皆是文件，设备驱动程序对上层应用程序来说和普通文件没什么差异；
(2)上层应用程序通过设备节点来访问驱动程序，在驱动程序注册到内核后，用申请到的主次设备号来创建设备节点；

2、向内核注册字符驱动

(1)向内核注册字符驱动：将构建的struct cdev结构体和申请得到的主次设备号注册注册到chrdevs全局变量中；
(2)具体的驱动注册过程，参考博客：《字符设备驱动详解(主次设备号、注册/卸载字符设备驱动、创建设备节点、地址映射)》；

3、重要的结构体

参考博客：《驱动中重要的三个结构体介绍：struct inode、struct file、struct file_operations》；

4、chrdevs全局变量

#define CHRDEV_MAJOR_HASH_SIZE	255

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];

(1)chrdevs全局变量是用来管理内核中所有的字符设备，所谓的字符驱动程序注册，就是将struct cdev结构体和主次设备号注册到chrdevs数组中;
(2)chrdevs数组有255个成员变量，也就是说内核中最多支持255个字符设备驱动程序；

5、设备节点和驱动程序关联

5.1、创建设备节点

(1)在申请到主次设备号并注册驱动后，要根据主次设备号创建设备节点：/dev/xxx;
(2)自动创建设备节点，参考博客：《字符设备驱动程序自动创建设备节点详解》；
(3)手动创建设备节点：在知道驱动程序的主次设备号后，用mknod命令手动创建设备节点，比如：mknod /dev/com1 c 237 1，创建主设备号是237次设备号是1的设备节点/dev/com1；
总结：创建的设备节点本质是个文件，文件就会有一个struct inode结构体与之对应，并且struct inode结构体里保存了主次设备号，可以通过这个主次设备号查找到注册的驱动程序，驱动程序的struct file_operations结构体也会被保存到struct inode结构体中；

5.2、应用程序打开设备节点

struct file_operations 
	struct module *owner;
	······
	ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
	ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);
	
	//open打开设备节点对应的函数
	int (*open) (struct inode *, struct file *);
	
	//close关闭设备节点对应的函数
	int (*release) (struct inode *, struct file *);
;

(1)应用程序打开设备节点和打开普通的文件没有区别，都是使用open、read函数。在用open函数打开设备节点时，实际底层调用注册驱动时构建的struct file_operations结构体的open函数指针。
(2)在调用struct file_operations结构体的open函数时，会传入设备节点对应的struct inode结构体指针和struct file结构体指针；

5.3、总结

(1)在注册字符设备程序时，会将构建的描述字符设备驱动的struct cdev结构体添加到chrdevs全局变量中，其中就包括了主次设备号；
(2)无论是手动还是自动创建设备节点，都是需要传入主次设备号的，设备节点对应的struct inode结构体里就包含了主次设备号；
(3)struct inode结构体中有主次设备号，依靠主次设备号就可以去chrdevs全局变量中把之前注册的设备驱动程序找到；
总结：主次设备号是串连这一切的关键；