【迅为iTop4412学习笔记】8.注册杂项设备，以及生成设备节点

声明

以下都是我刚开始看驱动视频的个人强行解读，如果有误请指出，共同进步。

本节目标

1. 注册杂项设备
2. 生成设备节点

2018-12-07
  在本节之前要啰嗦一下，刚开始学的时候，越往后学会越迷糊。所以一定要清楚概念，记不清哪个函数都行，找一找就有了，但一定要理清整个思路，以及意义。比如我现在其实就还比较模糊。

  我们之前提到过，主、次设备号这个概念。主设备号有256个，编号是0-255，但是一些常用设备由linux集成进去占用了部分编号，且0和255保留不使用，其他的主设备号，可以由我们去使用。

  我们可以用命令cat /proc/devices查看已有的字符设备的主设备号。

  对于本节而言，讲的就是主设备号为10的设备 — 杂项设备

正文

  对于一个普通的字符设备来说，我们要注册设备，注册驱动，生成设备节点。

  什么是设备节点？上层应用想要操作一个设备，需要打开设备节点来操作，而非直接操作硬件设备（毕竟是系统而非裸机）。这就是设备节点的作用。（大致有这么个概念即可，后面会讲设备节点）

  如果每一个设备都按普通的字符设备来注册，有个重要的问题是需要分配主设备号，如果每个设备都分配主设备号无疑是一种资源浪费，而且一系列注册过程中需要调用各种各样的API。

  因此，杂项设备出现了，他是一个普通的字符设备的一种封装。

  第一，不需要给他分配主设备号，因为杂项设备的主设备号固定是10。

  第二，简化步骤，匹配了设备和驱动之后，可以直接生成设备节点。

  所以一个杂项设备，我们的步骤应该是，注册platform设备，注册platform驱动，在probe()函数里选择把设备注册成杂项设备（分配次设备号，编写操作函数以供上层调用）。

注册驱动部分的模板

注册设备和注册驱动之前都做过，所以我们直接在此基础上做模板

#include 
#include 
// platform相关头文件（设备、驱动的结构体和函数）
#include 
// 驱动名（与设备名一致）
#define DRIVER_NAME "mryang_ctl"

MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
MODULE_AUTHOR("MrYang");

/* 加载驱动，设备、驱动匹配成功，则调用probe()函数 */
int mryang_probe(struct platform_device *pdv)
{
	printk(KERN_EMERG "probe!\n");
	return 0;
}

/* 卸载驱动调用remove()函数 */
int mryang_remove(struct platform_device *pdv)
{
	printk(KERN_EMERG "remove!\n");
	return 0;
}

/* 驱动结构体 */
struct platform_driver mryang_driver = {
	.probe = mryang_probe,
	.remove = mryang_remove,
	.driver = {
		.name = DRIVER_NAME,
		.owner = THIS_MODULE,
	}
};

/* 加载模块 */
static int mryang_init(void)
{
	printk(KERN_EMERG "HELLO MrYang\n");
	platform_driver_register(&mryang_driver);
	return 0;
}

/* 卸载模块 */
static void mryang_exit(void)
{
	printk(KERN_EMERG "Bye MrYang\n");
	platform_driver_unregister(&mryang_driver);
}

module_init(mryang_init);
module_exit(mryang_exit);

  我们需要关注的 就是probe()函数，设备和驱动匹配了，我们下一步就是把设备注册为杂项设备，下面慢慢讲解。

  无论注册设备还是驱动，我们都要用API函数以及定义结构体，这次也不例外，我们首先打开杂项设备的头文件看看vim include/linux/miscdevice.h，搜索结构体miscdevice，以下就是我们要用到的部分：

#define MISC_DYNAMIC_MINOR      255

struct miscdevice  {
        int minor;
        const char *name;
        const struct file_operations *fops;
        struct list_head list;
        struct device *parent;
        struct device *this_device;
        const char *nodename;
        mode_t mode;
};

extern int misc_register(struct miscdevice * misc);
extern int misc_deregister(struct miscdevice *misc);

不知道有没有注意到，以往我们代码只看了结构体和注册卸载函数，为什么会把宏定义也放上来呢？因为杂项设备需要分配次设备号，我们可以指定，也可以由linux自动分配，当次设备号被赋值为MISC_DYNAMIC_MINOR时，则表示自动分配次设备号。

首先我们要包含头文件

#include 			// 注册杂项设备的头文件

我们先定义结构体，然后在probe函数里，把结构体传给注册函数进行注册（卸载同理）

static  struct miscdevice mryang_dev= {
	// 次设备号，可以指定次设备号是多少，若是想让linux自己去分配，则定义为宏定义
	.minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,
	// 次设备的名字
	.name = "mryang_misc_ctl",
	.fops = &mryang_ops,			// 这个待会儿说
};

我们定义了这个结构体之后，在probe()函数里面注册即可，同理，卸载就在remove()里注册

驱动设备匹配成功，则加载probe()，卸载驱动，则会调用remove()进行移除

那么fops是什么呢？打开结构体看是这么定义的

const struct file_operations *fops;

  他是一个文件操作的结构体，对于linux来说，一切皆文件，所以如果我们的应用要操控LED，自然是打开LED的设备节点，写入1开，写入0关（这只是随便举的例子！）。

  自然先要包含fs.h这个头文件，编写file_operations类型的结构体。

  结构体很长，就不放上来了，有兴趣最好自己打开看一下struct file_operations这个结构体。打开之后会发现有很多的函数指针，看名字可以看出来是用于上层应用调用的，比如open(),release()等等，当然这个也有owner，我们赋值为THIS_MODULE即可（以前有讲过），对于这些函数变量，我们也要编写相应的函数，因为下一节会讲编写一个简单的应用去操作设备，现在就是为了给上层调用而写代码。

// 生成设备节点的结构体的头文件
#include 

// file_operations 结构体 mryang_ops
static struct file_operations mryang_ops = {
	.owner = THIS_MODULE,
	// 以下都是函数指针，一会儿还要编写调用函数
	// 打开设备节点时调用此函数
	.open = mryang_open,
	// 关闭设备节点时调用此函数
	.release = mryang_release,
	// ioctl操作时，调用此函数
	.unlocked_ioctl = mryang_unlocked_ioctl,
};

  对于这个结构体，我们就简单的写了三个成员函数，打开、关闭、操作。所以接下来我们还要编写这三个函数，当上层应用打开、关闭、操作设备节点时会分别调用这几个函数。

// 3个文件操作函数
static int mryang_open(struct inode *inode, struct file *file){
	printk(KERN_EMERG "mryang_open!\n");
	return 0;
}

static int mryang_release(struct inode *inode, struct file *file){
	printk(KERN_EMERG "mryang_release\n");
	return 0;
}

static long mryang_unlocked_ioctl( struct file *files, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
	// 打印由上层应用调用ioctl时，参数里cmd的值
	printk("cmd is %u\n",cmd);
	// 打印由上层应用调用ioctl时，参数里arg的值
	printk("arg is %lu\n",arg);
	return 0;
}

  这样，我们的程序就完成了。

整个程序

#include 
#include 
#include 

#include 			// 注册杂项设备的头文件
#include 					// 注册设备节点的结构体的头文件

#define DRIVER_NAME "mryang_ctl"

MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
MODULE_AUTHOR("MrYang");

// 打开设备节点时调用此函数
static int mryang_open(struct inode *inode, struct file *file){
	printk(KERN_EMERG "mryang_open!\n");
	return 0;
}
// 关闭设备节点时调用此函数
static int mryang_release(struct inode *inode, struct file *file){
	printk(KERN_EMERG "mryang_release\n");
	return 0;
}
// ioctl操作时，调用此函数
static long mryang_unlocked_ioctl( struct file *files, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
	// 打印由上层应用调用ioctl时，参数里cmd的值
	printk("cmd is %u\n",cmd);
	// 打印由上层应用调用ioctl时，参数里arg的值
	printk("arg is %lu\n",arg);
	return 0;
}

// file_operations 结构体 mryang_ops
static struct file_operations mryang_ops = {
	.owner = THIS_MODULE,
	// 打开设备节点时调用此函数
	.open = mryang_open,
	// 关闭设备节点时调用此函数
	.release = mryang_release,
	// ioctl操作时，调用此函数
	.unlocked_ioctl = mryang_unlocked_ioctl,
};

static  struct miscdevice mryang_dev= {
	// 次设备号，可以指定次设备号是多少，若是想让linux自己去分配，则定义为宏定义
	.minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,
	// 次设备的名字
	.name = "mryang_misc_ctl",
	
	.fops = &mryang_ops,
};

/* 加载驱动，设备、驱动匹配成功，则调用probe()函数 */
int mryang_probe(struct platform_device *pdv)
{
	printk(KERN_EMERG "probe!\n");
	// 注册杂项设备
	misc_register(&mryang_dev);
	return 0;
}

/* 卸载驱动调用remove()函数 */
int mryang_remove(struct platform_device *pdv)
{
	printk(KERN_EMERG "remove!\n");
	// 卸载杂项设备
	misc_deregister(&mryang_dev);
	return 0;
}

/* 驱动结构体 */
struct platform_driver mryang_driver = {
	.probe = mryang_probe,
	.remove = mryang_remove,
	.driver = {
		.name = DRIVER_NAME,
		.owner = THIS_MODULE,
	}
};

/* 加载模块 */
static int mryang_init(void)
{
	printk(KERN_EMERG "HELLO MrYang\n");
	platform_driver_register(&mryang_driver);
	return 0;
}

/* 卸载模块 */
static void mryang_exit(void)
{
	printk(KERN_EMERG "Bye MrYang\n");
	platform_driver_unregister(&mryang_driver);
}

module_init(mryang_init);
module_exit(mryang_exit);

代码看起来很长，其实分解开来，是很简单的。

1. 起始都是module_init，加载模块就调用他的参数，我们就去看mryang_init()
2. 在mryang_init()里我们注册了驱动，驱动注册之后通过名字成功匹配设备则调用probe()函数（驱动的结构体内定义的）
   3.我们再probe()里把设备注册为了杂项设备，自动生成了设备节点（杂项设备的结构体定义的）
3. 若上层应用操作这个设备节点，则会调用文件操作结构体。根据操作不同，调用不同的函数。

这就是整个流程。一步一步来，很清晰。

最后

我们怎么判断是否成功注册了杂项设备呢？

1. 对于注册类函数都有返回值，我们可以声明一个变量，来根据返回值来判断是否注册成功（我的代码懒得写了…比如int ret; ret = misc_deregister(…)，若ret为负数则注册失败，写个if判断一下就行了。）

2. 使用命令 ls /dev查看所有的设备节点

mryang_misc_ctl 确实出现在了返回的列表里

3. 使用命令shellcat /proc/misc再查看一下杂项设备里有没有我们注册的杂项设备的次设备号。

返回 46 mryang_misc_ctl，说明杂项设备的次设备有mryang_misc_ctl，其次设备号为46

结束

对于学习linux，没必要专门去记那些API函数，主要学习的是这些思想，API函数都是可以查到的，记这些干啥，重点关注的是这些思想，这些概念。比如杂项设备和普通字符设备的区别等等…