Linux杂项设备驱动

Posted 2021-10-11 the_wan

一、概念
        杂项设备是一种特殊的字符设备，在linux2.6之后出现，与platform虚拟总线相关。通常嵌套在 platform 总线驱动中，实现复杂的驱动。其主设备号固定为10，设备注册是用主设备号10来调用register_chrdev()来实现。调用class_create()和device_create()为每个杂项设备创建设备类和设备节点。杂项设备是对字符设备驱动的再次封装，降低了字符设备驱动的难度，同时节约了主设备号资源。

二、字符设备与杂项设备实现对比

1、字符设备驱动开发流程：
1）构造flie_operations结构体，其包含字符设备操作函数的集合；
2）实现flie_operations结构体中字符设备操作函数，如open/read/write/ioctl/release等；
3）构造设备号：MKDEV(int major,int minor);
4）将设备号注册到系统：支持静态申请register_chrdev_region或动态申请alloc_chrdev_region；
5）字符设备结构体cdev初始化，建立cdev和file_operations之间的连接：cdev_init；
6）内核注册一个struct cdev结构体，cdev_add；
7）创建设备文件：
手动创建：mknod filename type major minor
自动创建：先调用class_create创建设备类，再调用device_create创建设备节点；
8）告诉内核模块入口函数与出口函数:
static int __init xxx_init(void); 
static void __exit xxx_exit(void);
9）传统的创建设备过程

alloc_chrdev_region(); /* 申请设备号 */
cdev_init(); /* 初始化 cdev */
cdev_add(); /* 添加 cdev */
class_create(); /* 创建类 */
device_create(); /* 创建设备 */

10）传统的删除设备的过程

cdev_del(); /* 删除 cdev */
unregister_chrdev_region(); /* 注销设备号 */
device_destroy(); /* 删除设备 */
class_destroy(); /* 删除类 */

2、杂项设备驱动开发流程：
1）构造flie_operations结构体，其包含字符设备操作函数的集合；
2）实现flie_operations结构体中字符设备操作函数，如open/read/write/ioctl/release等；
3）构造杂项设备驱动实体struct miscdevice；
4）在模块入口函数调用misc_register()向系统注册杂项设备；
5）在模块出口函数调用misc_deregister()从系统注销杂项设备；
6）告诉内核模块入口函数与出口函数:
static int __init xxx_init(void); 
static void __exit xxx_exit(void);

三、结构体及函数原型

1、描述杂项设备的结构体struct miscdevice
头文件：#include <linux/miscdevice.h>
struct miscdevice  {
    int minor;                                /* 次设备号 */
    const char *name;                        /* 杂项设备的名字 */
    const struct file_operations *fops;        /* 设备的操作函数集 */
    struct list_head list;                    /* 将miscdevice串成链表使用 */
    struct device *parent;                 /* 父设备(设备模型有关) */
    struct device *this_device;         /* 指向当前设备的结构体（代表自己的设备，与设备模型有关) */
};
对于miscdevice结构体主要关注前三项：
minor：如果设置为MISC_DYNAMIC_MINOR，表示系统自动分配未使用的minor；
name：设备名称；
fops：操作集合的声明，将文件操作集合结构体地址赋值给它即可；

2、杂项设备注册函数
头文件：#include <linux/miscdevice.h>
函数原型：int misc_register(struct miscdevice *misc)
参数：描述砸向设备的struct miscdevice结构体类型指针；
函数功能：将杂项设备注册到内核的设备模型中；
返回值：返回值为一个整数，如果注册成功返回0，注册失败则返回失败的错误代码。
说明：该函数内部检查次设备号是否合法，如果次设备号被占用，则返回设备忙状态；如果miscdevice的成员minor为255，则尝试动态设备请一个次设备号。当次设备号可用时，函数会将杂项设备注册到内核的设备模型中去；

3、杂项设备注销函数
头文件：#include <linux/miscdevice.h>
函数原型：int misc_deregister(struct miscdevice *misc)
参数：描述杂项设备的struct miscdevice结构体类型指针；
函数功能：将杂项设备从内核的设备模型中注销；