1.2 Linux 雜項裝置驅動模型

阿新 • • 發佈：2019-01-30

在目前的核心版本中，存在三種流行的字元裝置程式設計模型：雜項裝置驅動模型，早期經典標準字元裝置驅動模型， Linux 2.6 標準字元裝置驅動模型。

Linux 系統借鑑了面向物件的思想來管理裝置驅動，每一類裝置都都會有定義一個特定的結構體來描述它，這個結構體包含了裝置的基本資訊，以及操作裝置方法（函式指標），所以，編寫程式實際上就是實現核心結構，

然後把這結構註冊到核心中。

所以，學習一種裝置驅動，第一步就是要學習該裝置對應資料結構，弄清楚成員是什麼意思，什麼作用，以及是否一定需要實現成員。

1.2.1 雜項裝置的核心資料結構

1. 結構體：

標頭檔案路徑：

include\Linux\miscdevice.h

struct miscdevice {

int minor; //次裝置號

const char *name; //裝置名,/dev/下的裝置檔名

const struct file_operations *fops; //檔案操作方法集合指標

//以下是核心使用，使用者不需要關注

struct list_head list;//用於掛接到雜項裝置連結串列misc_list上。

struct device *parent;//指向父裝置

struct device *this_device;//在建立裝置節點時指向函式device_create()返回的裝置結構

const char *nodename;

umode_t mode;

};

上面結構中核心部分有三個成員： minor， name， fops這三個成員必須實現。

fops 成員對應的結構定義： struct file_operations。

它定義了一系列的操作裝置的函式指標，使用者根據自己需要實現所需要功能的指標成員。

include\Linux\fs.h

struct file_operations {

struct module *owner;

loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int); //移動游標，對應 Linux 系統應用程式設計介面的 lseek 函式

ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);

ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);

.....................

unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);

long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);

.....................

int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);

int (*open) (struct inode *, struct file *);

.....................

int (*release) (struct inode *, struct file *);

.....................

};

常用成員說明：

llseek：移動檔案指標，對應 Linux 系統應用程式設計介面的 lseek 函式。

read：從裝置檔案中讀取資料，對應 Linux 系統應用程式設計介面的 read 函式。

write：向裝置檔案寫入資料，對應 Linux 系統應用程式設計介面的 write 函式。

poll：輪詢函式，對應 Linux 系統應用程式設計介面的 poll 函式或 select 函式

unlocked_ioctl： i/o 控制，對應 Linux 系統應用程式設計介面的 ioctl 函式

mmap：記憶體對映，對應 Linux 系統應用程式設計介面的 mmap 函式

open：開啟裝置，操作裝置的第一步，對應系統應用程式設計介面的 open 函式

release：關閉裝置，操作裝置的最後一步，對應系統應用程式設計介面的 close 函式

實際應用中只會實現一部分成員，不可能全部實現，也沒有必要實現全部成員。

1.2.2 雜項裝置的裝置號

主裝置號：固定是 10

次裝置號： 0~255. (寫 255 時候核心會動態分配一個能用的次裝置號)

每個雜項裝置驅動次裝置不能相同。當你不能確定哪一個次裝置號是可用的情況下需要使用 255，這樣核心可以幫你找一個可以使用的號。

(如果雜項裝置的裝置號被置為MISC_DYNAMIC_MINOR，則表明該裝置的裝置號要從新自動分配。)

1.2.3 雜項裝置特徵

安裝雜項裝置會自動在/dev 目錄生成裝置檔案。

早期經典標準字元裝置驅動模型和 Linux2.6 標準字元裝置驅動不會自動生成裝置檔案。

呼叫一次 misc_register 註冊函式，只會佔用一個次裝置號。

1.2.4 雜項設備註冊/登出函式

實現了 struct miscdevice 結構必須的成員後，還需要使用核心專用函式向系統註冊，這樣才可以完成一個驅動的程式設計。

1. 註冊函式

int misc_register(struct miscdevice * misc);

功能：向核心註冊一個雜項字元裝置

引數：

misc 已經實現好 min,name, fops 三個成員的 struct miscdevice 結構變數的地址

返回： 0：註冊成功；

<0 ：失敗，返回失敗錯誤碼

2. 登出函式

這個函式功能的 misc_register 函式相反。

int misc_deregister(struct miscdevice *misc);

功能：登出一個已經註冊到核心中雜項字元裝置

引數： misc 已經註冊的 struct miscdevice 結構變數的地址

返回： 0：註冊成功；

<0 ：失敗，返回失敗錯誤碼

1.2.5 雜項裝置驅動模型的程式碼模板

1.2.5.1 編寫驅動程式的前奏，基礎理論

1. 驅動程式是以核心模組形式編寫，所以要編寫驅動，先編寫使用一個模組檔案做為起點。

2. 每類裝置都有一個核心結構，必須定義核心結構的變數

3. 編寫一類裝置驅動程式就是實現其核心結構必須的成員

4. 把實現好的核心結構變數向核心註冊---在模組載入函式中註冊

5. 在模組解除安裝函式中把核心結構登出

1.2.5.2 編寫雜項裝置驅動程式碼模板

驅動程式碼模板：

#include <linux/module.h>

#include <linux/init.h>

//包含必須的標頭檔案

#include <linux/fs.h>

#include <linux/miscdevice.h>

//以下是檔案操作方法的具體實現程式碼

static int xxx_open(struct inode *pinode, struct file *pfile )

{