字符设备 --- file_operations 、class、device

字符驱动
-------------------------------------------------------------
核心 file_operations 结构体
    
--------------------------------------------------------------
注册字符设备方法
步骤：1.申请设备号
            2.设置cdev 结构体
            3.初始化 cdev结构体
            4.将cdev 结构体添加到链表中
申请设备号：            

方法1： int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name)
方法2. int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count,const char *name)

    方法1中，需要先设置设备号，在不能动态的申请设备号，可以申请用一个主设备下的count个从设备
    方法2中，动态的申请设备号，需要提供次设备的base ,可以连续申请count个从设备

申请 cdev 结构体
        cdev 结构体可以使用全局变量，可以使用使用指针
        使用指针就需要使用cdev_alloc 进行申请
设置cdedv 结构体

    void cdev_init(struct cdev *cdev, const struct file_operations *fops)

    cdev_init --->将file_opertions 结构体赋值给cdev 的ops
                                其实也可以进行手工的设置
cdev 添加到链表中

    int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count)

    
----------------------------------------------------------------------------------------
注销：
        从链表中删除cdev
    void cdev_del(struct cdev *p)
    
-------------------------------------------------------------------------------------
字符设备的注册还可以使用一个简化的版本 register_chrdev
 

   int register_chrdev(unsigned int major, const char *name, const struct file_operations *fops)

    如果major 为0 的话，则动态申请主设备号。
    
//撤销注册字符设备

int unregister_chrdev(unsigned int major, const char *name)    

------------------------------------------------------------------
字符设备申请的主设备号，会在 proc/devices  显示已经申请的主设备号。
次设备号，是如何体现出来的呢？次设备号，是通过/dev/xxx 即dev下的设备体现出来的。
----------------------------------------------------------------------------------------------------
在字符设备驱动中，以上的操作仅仅完成了设备号的申请，并没有涉及到生成设备，
如果不自动生成设备，就需要手动的使用mknod命令来创建这个设置。
自动创建设备：
    自动创建设备的前提是创建class类。只有在创建了class类后。自动创建设备
    
    类的创建：struct class *class_create(struct module *owner, const char *name)
                 功能：create a struct class structure
                 参数：owner ： THIS_MODULE
                              name: pointer to a string for the name of this class.
                 返回值：
                         返回值需要使用 IS_ERR判断
              

          if(IS_ERR(cls))
                         {
                             PTR_ERR(cls);
                         }

                         这样的处理方式
    类的注销:        void class_destroy(struct class *cls)
                    
            以上的操作也仅仅是创建了类。并没有进行设备的创建
                
    设备的创建：
  

     struct device *device_create(struct class *class, struct device *parent, dev_t devt, const char *fmt, ...)

        功能:creates a device and registers it with sysfs
                参数:class :创建的类
                          parent： pointer to the parent struct device of this new device, if any
                          devt：设备号。devt=MKDEV(major,min)
                          fmt： 这里就可以创建多个次设备 ( eg:"dev%d", i)
                返回值：返回值的判断也需要和class_create一样进行判断
                          
    设备的注销:

void device_destroy(struct class *class, dev_t devt)    

                //如果有多个次设备的注销，需要使用MKDEV(major,min)生成devt。并循环调用 device_destroy    
    ----------------------------------------------------------------------
  

  #include 
#include 
#include 

#include 
#include 

#include 
#include 

#include 
#include 

static struct cdev * pdev = NULL;

#define DEVNAME "demo"

static int major = 0;
static int minor = 0;
static int count = 3;

#define KMAX 1024
static char kbuf[KMAX];
static int counter = 0;

static struct class *cls = NULL;

//打开设备
//int open(const char *pathname, int flags);
static int demo_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
    printk("%s:%d, pid = %d\n", __func__, __LINE__, current->pid);
    printk("%s:%d, %d\n", __func__, MAJOR(inode->i_rdev), MINOR(inode->i_rdev));
    return 0;
}

//关闭设备
//int close(int fd)
static int demo_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
    printk("%s:%d, pid = %d\n", __func__, __LINE__, current->pid);
    printk("%s:%d, %d\n", __func__, MAJOR(inode->i_rdev), MINOR(inode->i_rdev));
    return 0;
}

//读设备
//ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
static ssize_t demo_read(struct file *filp, char __user *buffer, size_t size, loff_t *offset)
{
    printk("%s:%d, pid = %d\n", __func__, __LINE__, current->pid);
    printk("%s:%p, %d\n", __func__, buffer, size);

    if(0 == counter){
        return -EAGAIN;
    }

    if(counter < size){
        size = counter;
    }

    if(size == copy_to_user(buffer, kbuf, size)){
        return  -EAGAIN;
    }

    counter = 0;

    return size;
}

//写设备
static ssize_t demo_write(struct file *filp, const char __user *buffer, size_t size, loff_t *offset)
{
    printk("%s:%d, pid = %d\n", __func__, __LINE__, current->pid);
    printk("%s:%p, %d\n", __func__, buffer, size);

    if(size > KMAX){
        return -ENOMEM;
    }

    if(size == copy_from_user(kbuf, buffer, size)){
        return -EAGAIN;
    }

    counter = size;

    return size;
}

static struct file_operations misc = {
    .owner    = THIS_MODULE,
    .open    = demo_open,
    .release= demo_release,
    .read    = demo_read,
    .write    = demo_write,
};

static int main_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
    printk("%s:%d, pid = %d\n", __func__, __LINE__, current->pid);
    printk("%s:%d, %d\n", __func__, MAJOR(inode->i_rdev), MINOR(inode->i_rdev));

    filp->f_op = &misc;
    return filp->f_op->open(inode, filp);
}

static struct file_operations fops = {
    .owner    = THIS_MODULE,
    .open    = main_open,
};

static int __init demo_init(void)
{
    dev_t dev;
    int ret, i;
    struct device *device = NULL;

    printk("%s:%d\n", __func__, __LINE__);

    //1.alloc obj
    pdev = cdev_alloc();
    if(NULL == pdev){
        printk("cdev_alloc fail.\n");
        return -ENOMEM;        
    }

    //2.init obj
    cdev_init(pdev, &fops);

    ret = alloc_chrdev_region(&dev, minor, count, DEVNAME);
    if(ret){
        printk("alloc_chrdev_region fail.\n");
        goto ERR_STEP;        
    }
    major = MAJOR(dev);

    //3. register obj
    ret = cdev_add(pdev, dev, count);
    if(ret){
        printk("cdev_add fail.\n");
        goto ERR_STEP1;        
    }

    cls = class_create(THIS_MODULE, DEVNAME);
    if (IS_ERR(cls)) {
        ret = PTR_ERR(cls);
        goto ERR_STEP1;
    }

    for(i = minor; i < count+minor; i++){
        device = device_create(cls, NULL, MKDEV(major, i), NULL, "%s%d", DEVNAME, i);
        if (IS_ERR(device)) {
            ret = PTR_ERR(device);
            goto ERR_STEP2;
        }        
    }    

    return 0; //0-成功；失败：负数，绝对值是错误码，（被保存到应用进程的errno）

ERR_STEP2:
    for(i--; i >= minor; i--){
        device_destroy(cls, MKDEV(major, i));
    }

    class_destroy(cls);

ERR_STEP1:
    unregister_chrdev_region(dev, count);

ERR_STEP:
    cdev_del(pdev);
    return ret;
}

static void  __exit demo_exit(void)
{
    int i;

    printk("%s:%d\n", __func__, __LINE__);

    //1. free resorce
    unregister_chrdev_region(MKDEV(major, minor), count);

    for(i = minor; i < count+minor; i++){
        device_destroy(cls, MKDEV(major, i));
    }
    class_destroy(cls);

    //2.unregister
    cdev_del(pdev);
}

module_init(demo_init);
module_exit(demo_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");