韦东山Linux驱动入门实验班(3)hello驱动---申请指定数量的次设备号

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风正豪 发表于 2023/08/01 16:29:04 2023/08/01
【摘要】 韦东山Linux驱动入门实验班(3)hello驱动---申请指定数量的次设备号

前言

(1)前面我们介绍了如何自动产生设备节点,详细分析了驱动层代码。但是我们有没有发现一个问题,我们每次设备节点的主设备号都是240,次设备号是0。主设备能够理解,这个是系统自动分配的,那么为什么次设备号永远是0呢?我能不能是其他的?
(2)答案是可以的。

什么是Linux设备号

(1)为了方便管理, Linux 中每个设备都有一个设备号,==设备号由主设备号和次设备号两部分组成,主设备号表示某一个具体的驱动,次设备号表示使用这个驱动的各个设备。==
(2)Linux 提供了一个名为 dev_t 的数据类型表示设备号,而dev_t 其实就是 unsigned int 类型,是一个 32 位的数据类型。
(3)这 32 位的数据构成了主设备号和次设备号两部分,其中高 12 位为主设备号,第 20 位为次设备号。
(4)因此 Linux系统中主设备号范围为 0~4095。

如何动态分配设备号

alloc_chrdev_region()简单介绍

(1)首先需要知道register_chrdev()对于设备号的申请规则是什么。==在register_chrdev()中,他只会申请到一个没有被使用到的主设备号,及其他之下的所有次设备号。==我们会发现,这样太占用次设备号资源。
(2)所以这里要做的是,申请一个主设备号和指定的次设备号,这一部分用于注册驱动程序。我们也就需要了解alloc_chrdev_region()函数。

	/*申请一个主次设备号空间,这个区域给当前驱动使用,主设备号和次设备号存入第一个参数中
	 *参数一 :第一个设备的主设备号和次设备号
	 *参数二 : 从哪个次设备号开始
	 *参数三 :想获得几个次设备号
	 *参数四 :驱动程序名
	 *返回值:如果申请失败,返回一个负数
	*/
	ret = alloc_chrdev_region(&dev, 0, 2, "hello");

cdev_add()简单介绍

(1)我们申请到了设备号,还需要将设备号传递给驱动,所以需要使用到cdev_add()函数。
(2)而这个传递是如何进行的呢?这里就需要引入一个cdev结构体,这个结构体用于描述一个字符设备,我们需要将设备号传递给这个结构体。

struct cdev {
  struct kobject kobj;
  struct module *owner;
  const struct file_operations *ops;
  struct list_head list;
  dev_t dev;
  unsigned int count;
 };
static struct cdev hello_cdev; //用于表示一个字符设备
	/*申请完设备号之后,需要进行
	 *参数一 : 要增加的cdev
	 *参数二 : 将主次设备号dev传入
	 *参数三 : 决定占用几个主次设备号,这里占2个主次设备号
	 *返回值 : 如果返回值不是0,表示错误
	*/
    ret = cdev_add(&hello_cdev, dev, 2);

cdev_init()简单介绍

(1)我们的字符设备拥有了设备号之后,还需要file_operations结构体,用于进行描述这个驱动如何使用。
(2)所以这个时候,就需要使用到cdev_init()函数,将file_operations结构体传递给cdv结构体。

static const struct file_operations hello_drv = {
    .owner      = THIS_MODULE,
	.read		= hello_read,
	.write		= hello_write,
	.open		= hello_open,
    .release    = hello_release,
};
	//申请完设备号之后,需要进行初始化。初始化cdev,让cdev与file_operations结构体挂钩
    cdev_init(&hello_cdev, &hello_drv);

cdev_del()

这个就是用来删除cdev 的。传入cdev结构体即可

unregister_chrdev_region()

这个是将申请到的主次设备号空间释放

本章与上一章的改动之处

(1)驱动安装:
<1>上一章在进行次设备号的分配上,是直接采用的register_chrdev()函数进行分配。这种方法会导致所有次设备号都被占用。
<2>于是我们这一章,将使用 alloc_chrdev_region(),cdev_add()和cdev_init()函数来代替register_chrdev()函数。
(2)删除驱动:
<1>在上一章中,我们删除驱动是调用的unregister_chrdev()函数。
<2>而在我们当前这一章节,需要使用cdev_del()删除cdev,然后调用unregister_chrdev_region()释放主次设备号。

/********  驱动安装   ********/
/*
 *原来
*/
major = register_chrdev(0, "100ask_hello", &hello_drv);
/*
 *现在
*/
    // 如果是register_chrdev,那么会申请到一个主设备号,以及他的所有次设备号。那样太占用次设备号资源
    // 所以这里要做,申请一个主设备号和指定的次设备号,这一部分用于注册驱动程序
	/*申请一个主次设备号空间,这个区域给当前驱动使用,主设备号和次设备号存入第一个参数中
	 *参数一 :第一个设备的主设备号和次设备号
	 *参数二 : 从哪个次设备号开始
	 *参数三 :想获得几个次设备号
	 *参数四 :驱动程序名
	 *返回值:如果申请失败,返回一个负数
	*/
	ret = alloc_chrdev_region(&dev, 0, 2, "hello");
	//判断是否申请主次设备号成功,如果失败进入
	if (ret < 0) 
	{
		//打印无法获得设备号
		printk(KERN_ERR "alloc_chrdev_region() failed for hello\n");
		//返回无效参数
		return -EINVAL;
	}
	//申请完设备号之后,需要进行初始化。初始化cdev,让cdev与file_operations结构体挂钩
    cdev_init(&hello_cdev, &hello_drv);
	/*申请完设备号之后,需要进行
	 *参数一 : 要增加的cdev
	 *参数二 : 将主次设备号dev传入
	 *参数三 : 决定占用几个主次设备号,这里占2个主次设备号
	 *返回值 : 如果返回值不是0,表示错误
	*/
    ret = cdev_add(&hello_cdev, dev, 2);
	//如果返回值不为0,打印错误
	if (ret)
    {
		//打印增加cdev失败
		printk(KERN_ERR "cdev_add() failed for hello\n");
		//返回无效参数
		return -EINVAL;
    }

/********  驱动卸载   ********/
/*
 *原来
*/
	//卸载驱动程序
	//第一个参数是主设备号,第二个是名字
    unregister_chrdev(major, "100ask_hello");
/*
 *现在
*/
    //删除cdev
    cdev_del(&hello_cdev);
	//将申请到的主次设备号空间释放
    unregister_chrdev_region(dev, 2);
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