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20150226 IMX257 混杂设备miscdevice驱动程序
2015-02-26 16:00 李海沿
在Linux驱动中把无法归类的五花八门的设备定义为混杂设备(用miscdevice结构体表述)。miscdevice共享一个主设备号MISC_MAJOR(即10),但次设备号不同。 所有的miscdevice设备形成了一个链表,对设备访问时内核根据次设备号查找对应的miscdevice设备,然后调用其file_operations结构中注册的文件操作接口进行操作。 在内核中用struct miscdevice表示miscdevice设备,然后调用其file_operations结构中注册的文件操作接口进行操作。miscdevice的API实现在drivers/char/misc.c中。
一、混杂设备介绍
1. miscdevice结构体
struct miscdevice { int minor; //次设备号 const char *name; //设备的名称 const struct file_operations *fops; //文件操作 struct list_head list; //misc_list的链表头 struct device *parent; //父设备(Linux设备模型中的东东了,哈哈) struct device *this_device; //当前设备,是device_create的返回值,下边会看到 }; |
2. misc子系统初始化函数
-
static int __init misc_init(void) -
{ -
int err; -
-
#ifdef CONFIG_PROC_FS -
/*创建一个proc入口项*/ -
proc_create("misc", 0, NULL, &misc_proc_fops); -
#endif -
/*在/sys/class/目录下创建一个名为misc的类*/ -
misc_class = class_create(THIS_MODULE, "misc"); -
err = PTR_ERR(misc_class); -
if (IS_ERR(misc_class)) -
goto fail_remove; -
-
err = -EIO; -
/*注册设备,其中设备的主设备号为MISC_MAJOR,为10。设备名为misc,misc_fops是操作函数的集合*/ -
if (register_chrdev(MISC_MAJOR,"misc",&misc_fops)) -
goto fail_printk; -
return 0; -
-
fail_printk: -
printk("unable to get major %d for misc devices/n", MISC_MAJOR); -
class_destroy(misc_class); -
fail_remove: -
remove_proc_entry("misc", NULL); -
return err; -
} -
/*misc作为一个子系统被注册到linux内核中*/ -
subsys_initcall(misc_init); |
下边是register_chrdev函数的实现:
-
int register_chrdev(unsigned int major, const char *name, -
const struct file_operations *fops) -
{ -
struct char_device_struct *cd; -
struct cdev *cdev; -
char *s; -
int err = -ENOMEM; -
/*主设备号是10,次设备号为从0开始,分配256个设备*/ -
cd = __register_chrdev_region(major, 0, 256, name); -
if (IS_ERR(cd)) -
return PTR_ERR(cd); -
/*分配字符设备*/ -
cdev = cdev_alloc(); -
if (!cdev) -
goto out2; -
-
cdev->owner = fops->owner; -
cdev->ops = fops; -
/*Linux设备模型中的,设置kobject的名字*/ -
kobject_set_name(&cdev->kobj, "%s", name); -
for (s = strchr(kobject_name(&cdev->kobj),'/'); s; s = strchr(s, '/')) -
*s = '!'; -
/*把这个字符设备注册到系统中*/ -
err = cdev_add(cdev, MKDEV(cd->major, 0), 256); -
if (err) -
goto out; -
-
cd->cdev = cdev; -
-
return major ? 0 : cd->major; -
out: -
kobject_put(&cdev->kobj); -
out2: -
kfree(__unregister_chrdev_region(cd->major, 0, 256)); -
return err; -
} |
来看看这个设备的操作函数的集合:
-
static const struct file_operations misc_fops = { -
.owner = THIS_MODULE, -
.open = misc_open, -
}; |
可以看到这里只有一个打开函数,用户打开miscdevice设备是通过主设备号对应的打开函数,在这个函数中找到次设备号对应的相应的具体设备的open函数。它的实现如下:
-
static int misc_open(struct inode * inode, struct file * file) -
{ -
int minor = iminor(inode); -
struct miscdevice *c; -
int err = -ENODEV; -
const struct file_operations *old_fops, *new_fops = NULL; -
-
lock_kernel(); -
mutex_lock(&misc_mtx); -
/*找到次设备号对应的操作函数集合,让new_fops指向这个具体设备的操作函数集合*/ -
list_for_each_entry(c, &misc_list, list) { -
if (c->minor == minor) { -
new_fops = fops_get(c->fops); -
break; -
} -
} -
-
if (!new_fops) { -
mutex_unlock(&misc_mtx); -
/*如果没有找到,则请求加载这个次设备号对应的模块*/ -
request_module("char-major-%d-%d", MISC_MAJOR, minor); -
mutex_lock(&misc_mtx); -
/*重新遍历misc_list链表,如果没有找到就退出,否则让new_fops指向这个具体设备的操作函数集合*/ -
list_for_each_entry(c, &misc_list, list) { -
if (c->minor == minor) { -
new_fops = fops_get(c->fops); -
break; -
} -
} -
if (!new_fops) -
goto fail; -
} -
-
err = 0; -
/*保存旧打开函数的地址*/ -
old_fops = file->f_op; -
/*让主设备号的操作函数集合指针指向具体设备的操作函数集合*/ -
file->f_op = new_fops; -
if (file->f_op->open) { -
/*使用具体设备的打开函数打开设备*/ -
err=file->f_op->open(inode,file); -
if (err) { -
fops_put(file->f_op); -
file->f_op = fops_get(old_fops); -
} -
} -
fops_put(old_fops); -
fail: -
mutex_unlock(&misc_mtx); -
unlock_kernel(); -
return err; -
} |
3. misc子注册函数
并且会自动生成设备节点
-
int misc_register(struct miscdevice * misc) -
{ -
struct miscdevice *c; -
dev_t dev; -
int err = 0; -
/*初始化misc_list链表*/ -
INIT_LIST_HEAD(&misc->list); -
mutex_lock(&misc_mtx); -
/*遍历misc_list链表,看这个次设备号以前有没有被用过,如果次设备号已被占有则退出*/ -
list_for_each_entry(c, &misc_list, list) { -
if (c->minor == misc->minor) { -
mutex_unlock(&misc_mtx); -
return -EBUSY; -
} -
} -
/*看是否是需要动态分配次设备号*/ -
if (misc->minor == MISC_DYNAMIC_MINOR) { -
/* -
*#define DYNAMIC_MINORS 64 /* like dynamic majors */ -
*static unsigned char misc_minors[DYNAMIC_MINORS / 8]; -
*这里存在一个次设备号的位图,一共64位。下边是遍历每一位, -
*如果这位为0,表示没有被占有,可以使用,为1表示被占用。 -
*/ -
int i = DYNAMIC_MINORS; -
while (--i >= 0) -
if ( (misc_minors[i>>3] & (1 << (i&7))) == 0) -
break; -
if (i<0) { -
mutex_unlock(&misc_mtx); -
return -EBUSY; -
} -
/*得到这个次设备号*/ -
misc->minor = i; -
} -
/*设置位图中相应位为1*/ -
if (misc->minor < DYNAMIC_MINORS) -
misc_minors[misc->minor >> 3] |= 1 << (misc->minor & 7); -
/*计算出设备号*/ -
dev = MKDEV(MISC_MAJOR, misc->minor); -
/*在/dev下创建设备节点,这就是有些驱动程序没有显式调用device_create,却出现了设备节点的原因*/ -
misc->this_device = device_create(misc_class, misc->parent, dev, NULL, -
"%s", misc->name); -
if (IS_ERR(misc->this_device)) { -
err = PTR_ERR(misc->this_device); -
goto out; -
} -
-
/* -
* Add it to the front, so that later devices can "override" -
* earlier defaults -
*/ -
/*将这个miscdevice添加到misc_list链表中*/ -
list_add(&misc->list, &misc_list); -
out: -
mutex_unlock(&misc_mtx); -
return err; -
} |
misc_register:
匹配次设备号->找到一个没有占用的次设备号(如果需要动态分配的话)->计算设号->创建设备文-
miscdevice结构体添加到misc_list链表中。
4. misc子卸载函数
-
int misc_deregister(struct miscdevice *misc) -
{ -
int i = misc->minor; -
-
if (list_empty(&misc->list)) -
return -EINVAL; -
-
mutex_lock(&misc_mtx); -
/*在misc_list链表中删除miscdevice设备*/ -
list_del(&misc->list); -
/*删除设备节点*/ -
device_destroy(misc_class, MKDEV(MISC_MAJOR, misc->minor)); -
if (i < DYNAMIC_MINORS && i>0) { -
/*释放位图相应位*/ -
misc_minors[i>>3] &= ~(1 << (misc->minor & 7)); -
} -
mutex_unlock(&misc_mtx); -
return 0; -
} |
misc_deregister:
从mist_list中删除miscdevice->删除设备文件->位图位清零。
二、代码分析
1. 包含头文件:
#include <linux/miscdevice.h>
2. 定义混杂设备结构体以及实现相关的file_operation函数
3. 最后分别在init函数和exit函数中卸载
4. 编译测试
我们使用 ll /dev/key_misc 查看 其 设备的详细信息 可以发现其主设备号为10 次设备号110
然后 cat /proc/misc 查看当前混杂设备列表,发现我们的key_misc 110 当然还设有gpio dma等都使用混杂设备
本文部分知识点摘自 http://tomhibolu.iteye.com/blog/1214940
附驱动程序代码:
1 /****************************** 2 misc device 3 *****************************/ 4 #include 5 #include 6 #include 7 #include 8 #include 9 #include 10 #include 11 #include 12 #include 13 #include 14 15 #define Driver_NAME "key_misc"16 #define Driver_minor 11017 18 /* 应用程序对设备文件/dev/key_query执行open(...)时,19 * 就会调用key_open函数*/20 static int key_open(struct inode *inode, struct file *file){21 printk("<0>function open!\n"); 22 return 0;23 }24 static int key_read(struct file *filp, char __user *buff, size_t count, loff_t *offp){25 printk("<0>function read!\n"); 26 return 0;27 }28 static ssize_t key_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t * ppos){29 printk("<0>function write!\n"); 30 return 1;31 }32 33 /* 这个结构是字符设备驱动程序的核心34 * 当应用程序操作设备文件时所调用的open、read、write等函数,35 * 最终会调用这个结构中指定的对应函数36 */37 static struct file_operations key_fops = {38 .owner = THIS_MODULE, /* 这是一个宏,推向编译模块时自动创建的__this_module变量 */39 .open = key_open, 40 .read = key_read, 41 .write = key_write, 42 };43 44 /*混杂设备结构体*/45 static struct miscdevice key_misc = {46 .minor = Driver_minor, //次设备号47 .name = Driver_NAME, //混杂设备名字48 .fops = &key_fops, //操作指针49 };50 51 /*52 * 执行insmod命令时就会调用这个函数 53 */54 static int __init key_init(void)55 {56 printk("<0>\nHello,this is %s module!\n\n",Driver_NAME);57 58 misc_register(&key_misc);59 return 0;60 }61 62 /*63 * 执行rmmod命令时就会调用这个函数 64 */65 static void __exit key_exit(void)66 {67 printk("<0>\nGoodbye,%s!\n\n",Driver_NAME);68 69 misc_register(&key_misc);70 }71 72 /* 这两行指定驱动程序的初始化函数和卸载函数 */73 module_init(key_init);74 module_exit(key_exit);75 76 /* 描述驱动程序的一些信息,不是必须的 */77 MODULE_AUTHOR("Lover雪");78 MODULE_VERSION("0.1.0");79 MODULE_DESCRIPTION("IMX257 key Driver");80 MODULE_LICENSE("GPL");
View Code
注: 程序中有一个错误: 在exit函数中应该为 misc_unregister ,此处写错了,大家记得改过来
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