20150226 IMX257 混杂设备miscdevice驱动程序
2015-02-26 16:00 李海沿
在Linux驱动中把无法归类的五花八门的设备定义为混杂设备(用miscdevice结构体表述)。miscdevice共享一个主设备号MISC_MAJOR(即10),但次设备号不同。 所有的miscdevice设备形成了一个链表,对设备访问时内核根据次设备号查找对应的miscdevice设备,然后调用其file_operations结构中注册的文件操作接口进行操作。 在内核中用struct miscdevice表示miscdevice设备,然后调用其file_operations结构中注册的文件操作接口进行操作。miscdevice的API实现在drivers/char/misc.c中。
一、混杂设备介绍
1. miscdevice结构体
struct miscdevice {
int minor; //次设备号
const char *name; //设备的名称
const struct file_operations *fops; //文件操作
struct list_head list; //misc_list的链表头
struct device *parent; //父设备(Linux设备模型中的东东了,哈哈)
struct device *this_device; //当前设备,是device_create的返回值,下边会看到
};
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2. misc子系统初始化函数
- static int __init misc_init(void)
- {
- int err;
-
- #ifdef CONFIG_PROC_FS
- /*创建一个proc入口项*/
- proc_create("misc", 0, NULL, &misc_proc_fops);
- #endif
- /*在/sys/class/目录下创建一个名为misc的类*/
- misc_class = class_create(THIS_MODULE, "misc");
- err = PTR_ERR(misc_class);
- if (IS_ERR(misc_class))
- goto fail_remove;
-
- err = -EIO;
- /*注册设备,其中设备的主设备号为MISC_MAJOR,为10。设备名为misc,misc_fops是操作函数的集合*/
- if (register_chrdev(MISC_MAJOR,"misc",&misc_fops))
- goto fail_printk;
- return 0;
-
- fail_printk:
- printk("unable to get major %d for misc devices/n", MISC_MAJOR);
- class_destroy(misc_class);
- fail_remove:
- remove_proc_entry("misc", NULL);
- return err;
- }
- /*misc作为一个子系统被注册到linux内核中*/
- subsys_initcall(misc_init);
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下边是register_chrdev函数的实现:
- int register_chrdev(unsigned int major, const char *name,
- const struct file_operations *fops)
- {
- struct char_device_struct *cd;
- struct cdev *cdev;
- char *s;
- int err = -ENOMEM;
- /*主设备号是10,次设备号为从0开始,分配256个设备*/
- cd = __register_chrdev_region(major, 0, 256, name);
- if (IS_ERR(cd))
- return PTR_ERR(cd);
- /*分配字符设备*/
- cdev = cdev_alloc();
- if (!cdev)
- goto out2;
-
- cdev->owner = fops->owner;
- cdev->ops = fops;
- /*Linux设备模型中的,设置kobject的名字*/
- kobject_set_name(&cdev->kobj, "%s", name);
- for (s = strchr(kobject_name(&cdev->kobj),‘/‘); s; s = strchr(s, ‘/‘))
- *s = ‘!‘;
- /*把这个字符设备注册到系统中*/
- err = cdev_add(cdev, MKDEV(cd->major, 0), 256);
- if (err)
- goto out;
-
- cd->cdev = cdev;
-
- return major ? 0 : cd->major;
- out:
- kobject_put(&cdev->kobj);
- out2:
- kfree(__unregister_chrdev_region(cd->major, 0, 256));
- return err;
- }
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来看看这个设备的操作函数的集合:
- static const struct file_operations misc_fops = {
- .owner = THIS_MODULE,
- .open = misc_open,
- };
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可以看到这里只有一个打开函数,用户打开miscdevice设备是通过主设备号对应的打开函数,在这个函数中找到次设备号对应的相应的具体设备的open函数。它的实现如下:
- static int misc_open(struct inode * inode, struct file * file)
- {
- int minor = iminor(inode);
- struct miscdevice *c;
- int err = -ENODEV;
- const struct file_operations *old_fops, *new_fops = NULL;
-
- lock_kernel();
- mutex_lock(&misc_mtx);
- /*找到次设备号对应的操作函数集合,让new_fops指向这个具体设备的操作函数集合*/
- list_for_each_entry(c, &misc_list, list) {
- if (c->minor == minor) {
- new_fops = fops_get(c->fops);
- break;
- }
- }
-
- if (!new_fops) {
- mutex_unlock(&misc_mtx);
- /*如果没有找到,则请求加载这个次设备号对应的模块*/
- request_module("char-major-%d-%d", MISC_MAJOR, minor);
- mutex_lock(&misc_mtx);
- /*重新遍历misc_list链表,如果没有找到就退出,否则让new_fops指向这个具体设备的操作函数集合*/
- list_for_each_entry(c, &misc_list, list) {
- if (c->minor == minor) {
- new_fops = fops_get(c->fops);
- break;
- }
- }
- if (!new_fops)
- goto fail;
- }
-
- err = 0;
- /*保存旧打开函数的地址*/
- old_fops = file->f_op;
- /*让主设备号的操作函数集合指针指向具体设备的操作函数集合*/
- file->f_op = new_fops;
- if (file->f_op->open) {
- /*使用具体设备的打开函数打开设备*/
- err=file->f_op->open(inode,file);
- if (err) {
- fops_put(file->f_op);
- file->f_op = fops_get(old_fops);
- }
- }
- fops_put(old_fops);
- fail:
- mutex_unlock(&misc_mtx);
- unlock_kernel();
- return err;
- }
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3. misc子注册函数
并且会自动生成设备节点
- int misc_register(struct miscdevice * misc)
- {
- struct miscdevice *c;
- dev_t dev;
- int err = 0;
- /*初始化misc_list链表*/
- INIT_LIST_HEAD(&misc->list);
- mutex_lock(&misc_mtx);
- /*遍历misc_list链表,看这个次设备号以前有没有被用过,如果次设备号已被占有则退出*/
- list_for_each_entry(c, &misc_list, list) {
- if (c->minor == misc->minor) {
- mutex_unlock(&misc_mtx);
- return -EBUSY;
- }
- }
- /*看是否是需要动态分配次设备号*/
- if (misc->minor == MISC_DYNAMIC_MINOR) {
- /*
- *#define DYNAMIC_MINORS 64 /* like dynamic majors */
- *static unsigned char misc_minors[DYNAMIC_MINORS / 8];
- *这里存在一个次设备号的位图,一共64位。下边是遍历每一位,
- *如果这位为0,表示没有被占有,可以使用,为1表示被占用。
- */
- int i = DYNAMIC_MINORS;
- while (--i >= 0)
- if ( (misc_minors[i>>3] & (1 << (i&7))) == 0)
- break;
- if (i<0) {
- mutex_unlock(&misc_mtx);
- return -EBUSY;
- }
- /*得到这个次设备号*/
- misc->minor = i;
- }
- /*设置位图中相应位为1*/
- if (misc->minor < DYNAMIC_MINORS)
- misc_minors[misc->minor >> 3] |= 1 << (misc->minor & 7);
- /*计算出设备号*/
- dev = MKDEV(MISC_MAJOR, misc->minor);
- /*在/dev下创建设备节点,这就是有些驱动程序没有显式调用device_create,却出现了设备节点的原因*/
- misc->this_device = device_create(misc_class, misc->parent, dev, NULL,
- "%s", misc->name);
- if (IS_ERR(misc->this_device)) {
- err = PTR_ERR(misc->this_device);
- goto out;
- }
-
- /*
- * Add it to the front, so that later devices can "override"
- * earlier defaults
- */
- /*将这个miscdevice添加到misc_list链表中*/
- list_add(&misc->list, &misc_list);
- out:
- mutex_unlock(&misc_mtx);
- return err;
- }
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misc_register:
匹配次设备号->找到一个没有占用的次设备号(如果需要动态分配的话)->计算设号->创建设备文-
miscdevice结构体添加到misc_list链表中。
4. misc子卸载函数
- int misc_deregister(struct miscdevice *misc)
- {
- int i = misc->minor;
-
- if (list_empty(&misc->list))
- return -EINVAL;
-
- mutex_lock(&misc_mtx);
- /*在misc_list链表中删除miscdevice设备*/
- list_del(&misc->list);
- /*删除设备节点*/
- device_destroy(misc_class, MKDEV(MISC_MAJOR, misc->minor));
- if (i < DYNAMIC_MINORS && i>0) {
- /*释放位图相应位*/
- misc_minors[i>>3] &= ~(1 << (misc->minor & 7));
- }
- mutex_unlock(&misc_mtx);
- return 0;
- }
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misc_deregister:
从mist_list中删除miscdevice->删除设备文件->位图位清零。
二、代码分析
1. 包含头文件:
#include <linux/miscdevice.h>
2. 定义混杂设备结构体以及实现相关的file_operation函数
3. 最后分别在init函数和exit函数中卸载
4. 编译测试
我们使用 ll /dev/key_misc 查看 其 设备的详细信息 可以发现其主设备号为10 次设备号110
然后 cat /proc/misc 查看当前混杂设备列表,发现我们的key_misc 110 当然还设有gpio dma等都使用混杂设备
本文部分知识点摘自 http://tomhibolu.iteye.com/blog/1214940
附驱动程序代码:
1 /******************************
2 misc device
3 *****************************/
4 #include <linux/module.h>
5 #include <linux/init.h>
6 #include <linux/kernel.h>
7 #include <linux/delay.h>
8 #include <linux/types.h>
9 #include <linux/ioctl.h>
10 #include <linux/gpio.h>
11 #include <linux/fs.h>
12 #include <linux/device.h>
13 #include <linux/miscdevice.h>
14
15 #define Driver_NAME "key_misc"
16 #define Driver_minor 110
17
18 /* 应用程序对设备文件/dev/key_query执行open(...)时,
19 * 就会调用key_open函数*/
20 static int key_open(struct inode *inode, struct file *file){
21 printk("<0>function open!\n");
22 return 0;
23 }
24 static int key_read(struct file *filp, char __user *buff, size_t count, loff_t *offp){
25 printk("<0>function read!\n");
26 return 0;
27 }
28 static ssize_t key_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t * ppos){
29 printk("<0>function write!\n");
30 return 1;
31 }
32
33 /* 这个结构是字符设备驱动程序的核心
34 * 当应用程序操作设备文件时所调用的open、read、write等函数,
35 * 最终会调用这个结构中指定的对应函数
36 */
37 static struct file_operations key_fops = {
38 .owner = THIS_MODULE, /* 这是一个宏,推向编译模块时自动创建的__this_module变量 */
39 .open = key_open,
40 .read = key_read,
41 .write = key_write,
42 };
43
44 /*混杂设备结构体*/
45 static struct miscdevice key_misc = {
46 .minor = Driver_minor, //次设备号
47 .name = Driver_NAME, //混杂设备名字
48 .fops = &key_fops, //操作指针
49 };
50
51 /*
52 * 执行insmod命令时就会调用这个函数
53 */
54 static int __init key_init(void)
55 {
56 printk("<0>\nHello,this is %s module!\n\n",Driver_NAME);
57
58 misc_register(&key_misc);
59 return 0;
60 }
61
62 /*
63 * 执行rmmod命令时就会调用这个函数
64 */
65 static void __exit key_exit(void)
66 {
67 printk("<0>\nGoodbye,%s!\n\n",Driver_NAME);
68
69 misc_register(&key_misc);
70 }
71
72 /* 这两行指定驱动程序的初始化函数和卸载函数 */
73 module_init(key_init);
74 module_exit(key_exit);
75
76 /* 描述驱动程序的一些信息,不是必须的 */
77 MODULE_AUTHOR("Lover雪");
78 MODULE_VERSION("0.1.0");
79 MODULE_DESCRIPTION("IMX257 key Driver");
80 MODULE_LICENSE("GPL");
时间: 2024-08-22 10:21:47