linux MISC 驱动模型分析

linux MISC 驱动模型分析 

        阅读led驱动程序的代码的时候，没有发现ldd3中提到的各种字符设备注册函数，而是发现了一个misc_register函数，这说明led设备是作 为杂项设备出现在内核中的，在内核中，misc杂项设备驱动接口是对一些字符设备的简单封装，他们共享一个主设备号，有不同的次设备号，共享一个open 调用，其他的操作函数在打开后运用linux驱动程序的方法重载进行装载。

1. 主要数据结构

内核维护一个misc_list链表，misc设备在misc_register注册的时候链接到这个链表，在misc_deregister中解除链接。主要的设备结构就是miscdevice。定义如下：

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1. struct miscdevice  {  
2.     int minor;  
3.     const char *name;  
4.     const struct file_operations *fops;  
5.     struct list_head list;  
6.     struct device *parent;  
7.     struct device *this_device;  
8.     const char *nodename;  
9.     mode_t mode;  
10. };  

    这个结构体是misc设备基本的结构体，在注册misc设备的时候必须要声明并初始化一个这样的结构体，但其中一般只需填充name minor fops字段就可以了。下面就是led驱动程序中初始化miscdevice的代码：

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1. static struct miscdevice misc = {  
2.     .minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,  
3.     .name = DEVICE_NAME,  
4.     .fops = &dev_fops,  
5. };  

一般的时候在fops不用实现open方法，因为最初的方法misc_ops包含了open方法。其中minor如果填充MISC_DYNAMIC_MINOR，则是动态次设备号，次设备号由misc_register动态分配的。

2. misc_init 函数

    misc也是作为一个模块被加载到内核的，只不过是静态模块。这个函数是misc静态模块加载时的初始化函数。

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1. static int __init misc_init(void)  
2. {  
3.     int err;  
4.   
5.   
6. #ifdef CONFIG_PROC_FS  
7.     proc_create("misc", 0, NULL, &misc_proc_fops);  
8. #endif  
9.     misc_class = class_create(THIS_MODULE, "misc");  
10.         //udev创建设备节点使用  
11.     err = PTR_ERR(misc_class);  
12.     if (IS_ERR(misc_class))  
13.         goto fail_remove;  
14.   
15.   
16.     err = -EIO;  
17.     if (register_chrdev(MISC_MAJOR,"misc",&misc_fops)) //注册一个字符设备  
18.         goto fail_printk;  
19.     misc_class->devnode = misc_devnode;  
20.     return 0;  
21.   
22.   
23. fail_printk:  
24.     printk("unable to get major %d for misc devices\n", MISC_MAJOR);  
25.     class_destroy(misc_class);  
26. fail_remove:  
27.     remove_proc_entry("misc", NULL);  
28.     return err;  
29. }  

    可以看出，这个初始化函数，最主要的功能就是注册字符设备 ，所用的注册接口是2.4内核的register_chrdev。它注册了主设备号为MISC_MAJOR，次设备号为0-255的256个设备。并且创建了一个misc类。

3. misc_register（）函数

    misc_register()函数在misc.c中，最主要的功能是基于misc_class构造一个设备，将miscdevice结构挂载到misc_list列表上，并初始化与linux设备模型相关的结构，它的参数是miscdevice结构体。

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1. int misc_register(struct miscdevice * misc)  
2. {  
3.     struct miscdevice *c;  
4.     dev_t dev;  
5.     int err = 0;  
6.   
7.   
8.     INIT_LIST_HEAD(&misc->list);  //链表项使用时必须初始化  
9.   
10.   
11.     mutex_lock(&misc_mtx);  
12.     list_for_each_entry(c, &misc_list, list) {  
13.         if (c->minor == misc->minor) {  
14.             mutex_unlock(&misc_mtx);  
15.             return -EBUSY;  
16.         }  
17.     } //遍历链表如果发现次设备号一样的，返回错误  
18.   
19.   
20.     if (misc->minor == MISC_DYNAMIC_MINOR) {  //动态次设备号  
21.         int i = DYNAMIC_MINORS;  
22.         while (--i >= 0)  
23.             if ( (misc_minors[i>>3] & (1 << (i&7))) == 0)  
24.                 break;  
25.         if (i<0) {  
26.             mutex_unlock(&misc_mtx);  
27.             return -EBUSY;  
28.         }  
29.         misc->minor = i;  
30.     }  
31.   
32.   
33.     if (misc->minor < DYNAMIC_MINORS)  
34.         misc_minors[misc->minor >> 3] |= 1 << (misc->minor & 7);  
35.     dev = MKDEV(MISC_MAJOR, misc->minor);  
36.   
37.   
38.     misc->this_device = device_create(misc_class, misc->parent, dev,  
39.                       misc, "%s", misc->name);  
40.         //udev创建设备节点使用，linux设备模型相关  
41.     if (IS_ERR(misc->this_device)) {  
42.         err = PTR_ERR(misc->this_device);  
43.         goto out;  
44.     }  
45.   
46.   
47.     /*  
48.      * Add it to the front, so that later devices can "override"  
49.      * earlier defaults  
50.      */  
51.     list_add(&misc->list, &misc_list); //添加到misc_list之中  
52.  out:  
53.     mutex_unlock(&misc_mtx);  
54.     return err;  
55. }  

可以看出，这个函数首先遍历misc_list链表，查找所用的次设备号是否已经被注册，防止冲突。如果是动态次设备号则分配一个，然后调用MKDEV生成设备号,从这里可以看出所有的misc设备共享一个主设备号MISC_MAJOR，然后调用device_create，生成设备文件。最后加入到misc_list链表中。

关于device_create，class_create 作用：  class_create函数在misc.c中的模块初始化中被调用，现在一起说一下。这两个函数看起来很陌生，没有在ldd3中发现过，看源代码的时候发现class_create会调用底层组件__class_regsiter()是说明它是注册一个类。而device_create是创建一个设备，他是创建设备的便捷实现调用了device_register函数。他们都提供给linux设备模型使用，从linux内核2.6的某个版本之后，devfs不复存在，udev成为devfs的替代。相比devfs，udev有很多优势。

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1. struct class *myclass = class_create(THIS_MODULE, “my_device_driver”);  
2. class_device_create(myclass, NULL, MKDEV(major_num, 0), NULL, “my_device”);  

这样就创建了一个类和设备，模块被加载时，udev daemon就会自动在/dev下创建my_device设备文件节点。这样就省去了自己创建设备文件的麻烦。这样也有助于动态设备的管理。

4. 总结

杂项设备作为字符设备的封装，为字符设备提供的简单的编程接口，如果编写新的字符驱动，可以考虑使用杂项设备接口，方便简单，只需要初始化一个miscdevice的结构，调用misc_register就可以了。系统最多有255个杂项设备，因为杂项设备模块自己占用了一个次设备号。可以发现，mini2440很多字符设备都是以杂项设备注册到内核的，如mini2440_buttons,mini2440_adc,mini2440_pwm等。