学号：19021211263
一、register_chrdev的缺点
之前注册字符设备用的如下函数注册字符设备驱动：
register_chrdev(unsigned int major, const char *name,const struct file_operations *fops);
但其实这个函数是linux版本2.4之前的注册方式，它的原理是：
（1）确定一个主设备号
（2）构造一个file_operations结构体, 然后放在chrdevs数组中
（3）注册：register_chrdev
然后当读写字符设备的时候，就会根据主设备号从chrdevs数组中取出相应的结构体，并调用相应的处理函数。
它会有个很大的缺点：
每注册个字符设备，还会连续注册0~255个次设备号，使它们绑定在同一个file_operations操作方法结构体上，在大多数情况下，都只用极少的次设备号，所以会浪费很多资源。
最多只能有255个设备
改进后的优点：
- 通过一定区间长度的次设备号将file_operations操作方法结构体的数量限制住
- 通过主设备号和次设备号来查找设备，其中次设备号20位，主设备号12位，理论上最大支持4G个驱动程序
二、全新字符驱动设备的注册方法
在2.4版本后,内核里就加入了以下几个函数也可以来实现注册字符设备：
1、register_chrdev_region
/*指定设备编号来静态注册一个字符设备*/
int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name);
from: 注册的指定起始设备编号,比如:MKDEV(100, 0),表示起始主设备号100, 起始次设备号为0
count:需要连续注册的次设备编号个数,比如: 起始次设备号为0,count=100,表示0~99的次设备号都要绑定在同一个file_operations操作方法结构体上
name:字符设备名称
当返回值小于0,表示注册失败
2、alloc_chrdev_region
/*动态分配一个字符设备,注册成功并将分配到的主次设备号放入*dev里*/
int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count,const char *name);
dev: 存放起始设备编号的指针,当注册成功, *dev就会等于分配到的起始设备编号,可以通过MAJOR()和MINNOR()函数来提取主次设备号
baseminor:次设备号基地址,也就是起始次设备号
count:需要连续注册的次设备编号个数,比如: 起始次设备号(baseminor)为0,baseminor=2,表示0~1的此设备号都要绑定在同一个file_operations操作方法结构体上
name:字符设备名称
当返回值小于0,表示注册失败
3、cdev_init
/*初始化cdev结构体,并将file_operations结构体放入cdev-> ops 里*/
void cdev_init(struct cdev *cdev, const struct file_operations *fops);
其中cdev结构体的成员,如下所示:
struct cdev {
struct kobject kobj; // 内嵌的kobject对象
struct module *owner; //所属模块
const struct file_operations *ops;//操作方法结构体
struct list_head list; //与 cdev 对应的字符设备文件的 inode->i_devices 的链表头
dev_t dev; //起始设备编号,可以通过MAJOR(),MINOR()来提取主次设备号
unsigned int count; //连续注册的次设备号个数
};
其中可以通过MAJOR(cdev->dev)，MINOR(cdev->dev)来提取主次设备号，亦可以通过MKDEV(major,minor)来将主设备号major和次设备号minor转换成dev_t类型变量dev
4、cdev_add
/*将cdev结构体添加到系统中,并将dev(注册好的设备编号)放入cdev-> dev里, count(次设备编号个数)放入cdev->count里*/
int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count);
5、cdev_del
/*将系统中的cdev结构体删除掉*/
void cdev_del(struct cdev *p);
6、unregister_chrdev_region
/*注销字符设备*/
void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count);
from: 注销的指定起始设备编号,比如:MKDEV(100, 0),表示起始主设备号100, 起始次设备号为0
count:需要连续注销的次设备编号个数,比如: 起始次设备号为0,baseminor=100,表示注销掉0~99的次设备号
三、编写全新的字符驱动设备
通过调用上面的函数,构造两个不同的file_operations操作结构体,
次设备号0~1对应第一个file_operations,
次设备号2~3对应第二个file_operations,
然后在/dev/下,通过次设备号（0~4）创建5个设备节点, 利用应用程序打开这5个文件，看有什么现象
驱动代码
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
static int hello_fops1_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
printk("open_hello1!!!\n");
return 0;
}
static int hello_fops2_open (struct inode *inode, struct file *file)
{
printk("open_hello2!!!\n");
return 0;
}
/* 操作结构体1 */
static struct file_operations hello1_fops={
.owner=THIS_MODULE,
.open =hello_fops1_open,
};
/* 操作结构体2 */
static struct file_operations hello2_fops={
.owner=THIS_MODULE,
.open =hello_fops2_open,
};
static int major; //主设备
static struct cdev hello1_cdev;//保存 hello1_fops操作结构体的字符设备
static struct cdev hello2_cdev;//保存 hello2_fops操作结构体的字符设备
static struct class *cls;
static int chrdev_ragion_init(void)
{
dev_t devid;
alloc_chrdev_region(&devid, 0, 4,"hello");//动态分配字符设备: (major,0)、(major,1)、(major,2)、(major,3)
major=MAJOR(devid);
cdev_init(&hello1_cdev, &hello1_fops);
cdev_add(&hello1_cdev, MKDEV(major,0), 2);//(major,0) (major,1)
cdev_init(&hello2_cdev, &hello2_fops);
cdev_add(&hello2_cdev,MKDEV(major,2), 2);//(major,2) (major,3)
cls=class_create(THIS_MODULE, "hello");
/*创建字符设备节点*/
class_device_create(cls,0, MKDEV(major,0), 0, "hello0");//对应hello_fops1操作结构体
class_device_create(cls,0, MKDEV(major,1), 0, "hello1");//对应hello_fops1操作结构体
class_device_create(cls,0, MKDEV(major,2), 0, "hello2");//对应hello_fops2操作结构体
class_device_create(cls,0, MKDEV(major,3), 0, "hello3");//对应hello_fops2操作结构体
class_device_create(cls,0, MKDEV(major,4), 0, "hello4");//对应空
return 0;
}
void chrdev_ragion_exit(void)
{
class_device_destroy(cls, MKDEV(major,4));
class_device_destroy(cls, MKDEV(major,3));
class_device_destroy(cls, MKDEV(major,2));
class_device_destroy(cls, MKDEV(major,1));
class_device_destroy(cls, MKDEV(major,0));
class_destroy(cls);
cdev_del(&hello1_cdev);
cdev_del(&hello2_cdev);
unregister_chrdev_region(MKDEV(major,0), 4);//注销(major,0)~(major,3)
}
module_init(chrdev_ragion_init);
module_exit(chrdev_ragion_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
测试代码
#include
#include
#include
#include
#include
#include
//打印使用帮助信息
void print_useg(char arg[])
{
printf("useg: \n");
printf("%s [dev]\n",arg);
}
int main(int argc,char **argv)
{
int fd;
if(argc!=2)
{
print_useg(argv[0]);
return -1;
}
fd=open(argv[1],O_RDWR);
if(fd<0)
printf("can't open %s \n",argv[1]);
else
printf("can open %s \n",argv[1]);
return 0;
}
运行测试
如下所示，挂载驱动后,通过 ls /dev/hello* -l ,看到创建了5个字符设备节点
# ls /dev/hello* -l
crw-rw---- 1 0 0 252, 0 Jan 1 00: 06/dev/hello0
crw-rw---- 1 0 0 252, 1 Jan 1 00: 06/dev/hello1
crw-rw---- 1 0 0 252, 2 Jan 1 00: 06/dev/hello2
crw-rw---- 1 0 0 252, 3 Jan 1 00: 06/dev/hello3
crw-rw---- 1 0 0 252, 4 Jan 1 00: 06/dev/hello4
接下来开始测试驱动,如下图所示,
打开/dev/hello0时,调用的是驱动代码的操作结构体hello1_fops里的.open(),
打开/dev/hello2时,调用的是驱动代码的操作结构体hello2_fops里的.open(),
打开/dev/hello4时,打开无效,因为在驱动代码里没有分配次设备号4的操作结构体,
# ./20th_chrdev_region_test /dev/hello0
open_hello1!!!
can open /dev/hello0
#
#
# ./20th_chrdev_region_test /dev/hello2
open_hello2!!!
can open /dev/hello2
#
#
# ./20th_chrdev_region_test /dev/hello4
can't open /dev/hello4
总结
使用register_chrdev_region()等函数来注册字符设备,里面可以存放多个不同的file_oprations操作结构体,实现各种不同的功能
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