Linux驱动编程 step-by-step （二）

简单字符设备驱动

1、主次设备号
主设备号标识设备连接的的驱动，此设备号由内核使用，标识在相应驱动下得对应的设备
在linux中设备号是一个32位的dev_t类型

typedef __u32    __kernel_dev_t;
typedef __kernel_dev_t    dev_t;

crw------- 1 root  root  10, 1 Apr 11  2011 psaux 
crw------- 1 root  root  4,  1 Oct 2803:04 tty1 
crw-rw-rw- 1 root  tty   4, 64 Apr 11  2011 ttys0 
crw-rw---- 1 root  uucp  4, 65 Apr 11  2011 ttyS

上图是再/dev目录下用$ls -l 命令显示的部分结果可以看到tty driver的主设备号都为4（各个系统版本有差别），次设备号不同

前12位标识主设备号	MAJOR(dev_t dev)	获得主设备号
后20位标识此设备号	MINOR(dev_t dev)	获得此设备号

由主次设备号生成设备号
可以使用宏MKDEV
dev_t  dev_num = MKDEV(dev_t major, dev_t minor);

2、分配与释放设备号

在linux2.6的字符设备中（kernel3.0也是）首先做的事就是申请一个或者多个设备号

/*  静态分配设备号
 *  parameter:
 *      first : 分配的第一个设备号
 *      count: 分配的设备个数
 *      name : 设备名
 *  return value:
 *      0: success
 *      负值：出现错误，错误码
*/
int register_chrdev_region(dev_t first, unsigned int count, char *name);

/*  动态分配设备号
 *  parameter:
 *      dev : 用来存储分配的设备号值
 *      firstminor: 次设备号（一般填0）
 *      count: 分配的设备个数
 *      name : 设备名
 *  return value:
 *      0: success
 *      负值：出现错误，错误码
*/
int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned int firstminor, unsigned int count, char *name);

/*  释放设备号
 *  parameter:
 *      first: 设备号
 *      count: 分配的设备个数
*/
void unregister_chrdev_region(dev_t first, unsigned int count);

静态分配设备号，是在已经知道一个可用设备号的时候使用，而程序员在编写程序之前大多并知道设备号是否可用，或者现在可用，不能确保在系统升级时候次设备还是可用的
所以linux社区极力推荐使用动态分配，它会去寻找可用的设备号，而不会产生冲突。在次设备卸载的时候需要释放次设备号。

3、一个没有作用的字符设备驱动

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/fs.h>

#define SIMPLE_DEBUG 1
#define DEV_COUNT 2
#define SIMPLE_NAME "simple_char"

static int simple_major = 108;
static int simple_minor = 0;

static __init int simple_init(void)
{
    dev_t dev;
    int err;
#if SIMPLE_DEBUG
    printk(KERN_INFO "In %s\n", __func__);
#endif
    dev = MKDEV(simple_major, simple_minor); //求取设备号
    if(dev > 0)//设备号有效
    {
#if SIMPLE_DEBUG
        printk(KERN_INFO "try to register static char dev  %d \n", dev);
#endif
        err = register_chrdev_region(dev,DEV_COUNT, SIMPLE_NAME); //静态分配设备号
        if(err < 0) //静态分配出错 尝试使用动态分配
        {
            printk(KERN_WARNING "register static char dev error\n");
            err = alloc_chrdev_region(&dev, 0, DEV_COUNT, SIMPLE_NAME); //动态分配设备号
            if(err < 0)
            {
                printk(KERN_ERR "register char dev error in line %d\n",__LINE__);
                goto error;
            }
            else
            {
                simple_major = MAJOR(dev);//重新计算主设备号
                simple_minor = MINOR(dev);//重新计算此设备号
            }

        }
        else{

        }
    }
    else //设备号无效使用动态分配
    {
#if SIMPLE_DEBUG
        printk(KERN_INFO "try to register alloc char dev  \n");
#endif
        err = alloc_chrdev_region(&dev, 0, DEV_COUNT, SIMPLE_NAME);
        if(err < 0)
        {
            printk(KERN_ERR "register char dev error in line %d\n\n",__LINE__);
            goto error;
        }
        else
        {
            simple_major = MAJOR(dev);
            simple_minor = MINOR(dev);
        }

    }

#if SIMPLE_DEBUG
    printk(KERN_INFO "register char dev success major = %d minor = %d \n", simple_major, simple_minor);
#endif

error:
    return err;
}

static __exit void simple_exit(void)
{
    dev_t dev;
#if SIMPLE_DEBUG
    printk(KERN_INFO "In %s\n", __func__);
#endif
    dev = MKDEV(simple_major, simple_minor);
    unregister_chrdev_region(dev, DEV_COUNT); //释放设备号
}

module_init(simple_init);
module_exit(simple_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("kai_zhang([email protected])");
MODULE_DESCRIPTION("simple char driver!");

这里只在模块初始化的时候去分配设备号，在模块注销的时候去释放次驱动拥有的设备号
在函数里边我们看到用到了在应用编程里边声名狼藉的goto函数，在linux驱动编程时 goto 函数可以让我们的编程更加有条理性，在出现错误时候能更快的去处理。
如果在调用函数检查返回者都去做错误处理则模块函数就显得臃肿，庞大。所以还是建议合理使用goto函数的。
加载次模块后 
运行 $cat /proc/devices可以看到 simple_char 的设备以及主设备号。

这里我们看到原来假设的主设备号是不可用的，所以使用的动态分配设备号，由此我们申请到主设备号为249，我们可以在上边添加我们的设备，具体操作下一节会讲到。呵呵留点悬念先。