Linux 字符设备驱动结构

1 cdev结构体

struct cdev{
　　struct kobject kobj; /* 内嵌的kobject对象*/
　　struct module *owner; /* 所属模块 */
　　struct file_operations *ops; /* 文件操作结构体 */
　　struct list_head list;
　　dev_t dev; /* 设备号 */
　　unsigned int count;
}

cdev 结构体的dev_t成员定义了设备号， 为32位，其中12位主设备号，20位次设备号。使用下列宏可以从dev_t获得主设备号和次设备号：

MAJOR(dev_t dev)

MINOR(dev_t dev)

而使用下列宏则可以通过主设备号和次设备号生成dev_t:

MKDEV(int major, int minor)

cdev 结构体的另一个重要成员file_operations定义了字符设备驱动提供给虚拟文件系统的接口函数。

Linux2.6 内核提供了一组函数用于操作cdev结构体：

void 　cdev_init(struct cdev *, struct file_operation *);
struct cdev *cdev_alloc(void);
void　cdev_put(struct cdev *p);
int 　cdev_add(struct cdev *, dev_t, unsigned);
void　cdev_del(struct　cdev *);

cdev_init()函数用于初始化cdev的成员，并建立cdev和file_operations之间的链接，其源代码清单如下所示：

void cdev_init(struct cdev *cdev, struct file_operations *fops)
{
　　memset(cdev, 0, sizeof *cdev);　　INIT_LIST_HEAD(&cdev->list);　　kobject_init(&cdev->kobj, &ktype_cdev_default);　　cdev->ops = fops; /* 将传入的文件操作结构指针赋值给cdev的ops */
}

cdev_alloc()函数用于动态申请一个cdev内存，其源代码如下所示

struct cdev *cdev_alloc(void)
{
    struct cdev *p = kzalloc(sizeof(struct dev), GFP_KERNEL);
    if(p){
        INIT_LIST_HEAD(&p->list);
        kobject_init(&p->kobj, &ktype_cdev_dynamic);
    }
    return p;
}

cdev_add()函数和cdev_del()函数分别向系统添加和删除一个dev，完成字符设备的注册和注销。

对cdev_add()的调用通常发生在字符设备驱动模块加载函数中，而对cdev_del()函数的调用则通常发生在字符设备驱动模块卸载函数中。

2 分配和释放设备号 

在调用cdev_add()函数向系统注册字符设备之前，应首先调用register_chrdev_region()或alloc_chrdev_region()函数向系统申请设备号，这两个函数原型是　

int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name);
int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count, const char *name);

register_chrdev_region()用于已知启示设备的设备号的情况，而alloc_chrdev_region()用于设备号未知，向系统动态申请未被占用的设备号的情况，函数调用成功以后，会把设备号放入第一个参数dev中。