[Linux驱动]字符设备驱动学习笔记（一）

一，主设备号和次设备号代表的含义？linu内核是如果根据主设备号找驱动，次设备号找设备的。

答：通常一个主设备号代表一个驱动，比如在block设备中，一个主设备号代表一个emmc设备，不同次设备号代表的是不同的分区

Linux内核允许多个驱动共享一个主设备号，但更多的设备都遵循一个驱动对一个主设备号的原则。内核维护者一个以主设备号为key的全局哈希表，而哈希表中数据部分则为与该主设备号设备对应的驱动程序（只有一个次设备）的指针或者多个次设备驱动程序组成的数组的指针（次设备共享主设备号）

二，编写字符设备的一般顺序

一，调用kmalloc memset函数对相关结构体（比如设备结构体）进行初始化的动作
二，注册相应的驱动，如平台驱动则调用platform_driver_register(&driver)进行注册，driver是一个全部静态变量。

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1. struct test_dev{
2. struct cdev cdev;
3. char *test_devname;
4. char actname[32];
5. unsigned int index;
6. struct semphare sem;
7. }
8. static struct platform_driver test_driver = {
9. .probe = test_probe,
10. .remove = test_remove,
11. .driver = {
12. .name = "test_char",
13. .owner = THIS_MODULE,
14. },
15. };
16. #define TEST_NUM 10
17. static struct test_dev *test_devices;
18. static int __init test_init(void)
19. {
20. int result;
21. test_devices=kmalloc(TEST_NUM*sizeof(struct test_dev),GFP_KERNEL);
22. if(!test_devices)
23. {
24. result = -ENOMEM
25. printk(“alloc test_devices fail\n”);
26. goto fail_malloc;
27. }
28. memset(test_devices,0,TEST_NUM*sizeof(struct test_dev));
29. result = platform_driver_register(&test_driver);
30. if (result)
31. {
32. printk("fail to register test_driver");
33. goto fail_driver_register;
34. }
35. return 0
36. fail_driver_register:
37. return result;
38. fail_malloc:
39. return result;
40. }
41. module_init(test_init);

三,接来下会调用到test_probe()函数，该函数首先alloc_chrdev_region()函数分配主设备号和次设备号，然后调用cdev_init()函数来注册真正的字符设备，void cdev_init(struct cdev*cdev,struct file_operations *fops)最后调用cdev_add()函数来告诉内核该结构体的信息init cdev_add(struct cdev*cdev,dev_t num,unsigned int count)

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1. int test_probe(struct platform_device *dev)
2. {
3. int result;
4. dev_t devno;
5. result = alloc_chrdev_region(&devno,0,TEST_NUM,"testchar");
6. if(result<0)
7. {
8. printk();
9. goto fail_alloc_chrdev;
10. }
11. major = MAJOR(devno);
12. for(int i=0;i<TEST_NUM;I++)
13. {
14. devno=MKDEV(major,i);
15. cdev_init(&test_devices[i].cdev,&test_fops);
16. test_devices[i].cdev.owner = THIS_MODULE;
17. test_devices[i].cdev.ops = &test_fops;
18. result = cdev_add(&test_devices[i].cedv,devno,1);
19. if(result)
20. {
21. printk("cdev add fail\n");
22. goto fail_register_chrdev;
23. }
24. }
25. return 0;
26. fail_register_chrdev:
27. cdev_del(&test_devices[i].cdev);
28. unregister_chrdev_region(MKDEV(major,0),TEST_NUM);
29. }

三，阻塞型I/O

如果在调用字符设备的read write方法中，设备没有准备好可能导致用户层要去读取的进程阻塞（默认），将其置入休眠直到请求可以继续。将进程置入休眠要注意的两点
（1）不要再原子上下文中进行休眠，驱动程序不能再拥有自旋锁，RCU锁时候休眠，拥有信号量的进程休眠是合法的，但是等待此信号量的其它进程也必须休眠，因此拥有信号量的进程休眠时间要足够短
（2）当进程唤醒的时候不知道发生过什么，所以检查以确保我们等待的条件真正为真。
让进程休眠的方法：
wait_event()相关的函数
唤醒进程方法
wake_up()相关的函数

如何实现非阻塞的I/O操作
答：填充filp->f_flags中的O_NONBLOCK flag，如果以非阻塞方式打开，如果此时设备没有就绪好的数据，那么会返回-EAGAIN错误。

四，设备文件的访问控制

1，让一个进程独享设备，通过维护一个原子变量

使用实例：adb的驱动程序，每次只让adbd一个进程使用该设备。

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1. static int scull_s_poen(struct inode*inode,struct file*filp)
2. {
3. struct scull_dev *dev = &scull_s_device;
4. if(!atomic_dec_and_test(&scull_s_available)){
5. atomic_inc(&scull_s_available);
6. return -EBUSY;
7. }
8. if((filp->flags & O_ACCMODE)==O_WRONLY)
9. SCULL_trim(dev);
10. filp->priate_data=dev;
11. return 0;
12. }

2，限制每次只由一个用户访问

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1. spin_lock(&scull_u_lock);       //scull_u_lock是全局变量，所以用自旋锁，自选锁使用过程不能睡眠
2. if(scull_u_count && (scull_u_owner != current->uid) &&(scull_u_owner != current->euid) && !capable(CAP_DAC_OVERRIDE) )
3. {
4. spin_unlock(&scull_u_lock);
5. return -EBUSY;
6. }
7. if(scull_u_count == 0)
8. {
9. scull_u_owner=current->uid;  //第一个访问设备的用户为属主用户
10. }
11. scull_u_count++;
12. spin_unlock(&scull_u_lock);