1：linux字元裝置及udev

     1.1字元裝置

字元裝置就是：一個一個位元組來進行訪問的，不能對字元裝置進行隨機讀寫。簡單字元裝置建立例項如下：

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/delay.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/irq.h>
#include <asm/io.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>

#define LED_MAJOR 241    /*預設的LED_MAJOR的主裝置號*/
static int led_major = LED_MAJOR;
volatile unsigned long *gpbcon = NULL ;
volatile unsigned long *gpbdat = NULL ;  
volatile unsigned long *gpbup = NULL ;

struct cdev cdev; /*cdev結構體*/ 
static int led_drv_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    printk("first_drv_open\n");
    return 0;
}

static ssize_t led_drv_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t * ppos)
{
    return 0;
}

static struct file_operations led_drv_fops = {
    .owner  =   THIS_MODULE,    /* 這是一個巨集，推向編譯模組時自動建立的__this_module變數 */
    .open   =   led_drv_open,     
    .write	=	led_drv_write,	   
};
/*初始化並註冊cdev*/
static void led_setup_cdev(void)
{
  int err, devno = MKDEV(led_major, 0);//index 為從裝置號
  cdev_init(&cdev, &led_drv_fops);
  cdev.owner = THIS_MODULE;
  cdev.ops = &led_drv_fops;
  err = cdev_add(&cdev, devno, 1);//devno 為第一個裝置號，1為數量
  if (err)
    printk(KERN_NOTICE "Error %d adding", err);
}

static int led_drv_init(void)
{
    int result;
    dev_t devno;
    devno=MKDEV(led_major,0);
    if(led_major)//靜態申請裝置號
        result=register_chrdev_region(devno,1,"led1_dev");
    else
    {
        result = alloc_chrdev_region(&devno,0,1,"led1_dev");//動態申請裝置號
        led_major = MAJOR(devno);
    }
    if(result<0)
    {
        printk (KERN_WARNING "hello: can't get major number %d\n", led_major);
        return result;
    }        
    led_setup_cdev();    
    return 0;	
}

static void led_drv_exit(void)
{
    cdev_del(&cdev); // 登出cdev
    unregister_chrdev_region(MKDEV(led_major,0),1);//釋放裝置號
}

module_init(led_drv_init);
module_exit(led_drv_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
 

上面是一個字元裝置的框架，沒有實質性的東西，如：沒有實現file_operations結構中的成員函式，同時led_drv_open(),led_drv_write()沒有做任何東西。

現在將建立一個基本的字元裝置過程總結如下：

A：建立裝置號。MKDEV(major_no,0)，其值為一個整數。因為linux中使用裝置號來關聯相應的裝置和裝置對於的驅動程式。

B：註冊裝置號。register_chrdev_region(devno,1,"led1_dev")或者alloc_chrdev_region(&devno,0,1,"led1_dev");//動態申請裝置號

C：初始化並關聯file_operations結構體。  cdev_init(&cdev, &led_drv_fops);其中file_operations結構體中主要定義對字元裝置的操作函式。

D：新增字元裝置到核心。int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count)，

E：移除字元裝置及裝置號。    cdev_del(&cdev); unregister_chrdev_region(MKDEV(led_major,0),1);完成於cdev_add()和register_chrdev_region()相反的工作

上面涉及到的API可以在函式linux/fs/char_dev.c中找到定義。

按照上面的方法可以建立一個主裝置號為：241，次裝置號為：0的一個字元裝置。

可以講上面的程式碼編譯進核心：.

其方式如下：

將上面的程式碼儲存到test.c中

在[[email protected] /opt/FriendlyARM/linux-2.6.32.2/drivers]$ 目下下面建立檔案件 mkdir suiyuan

之後在suiyuan中建立makefile，將上面的程式碼直接編譯進核心，因此可以不需要kconfig檔案

其makefile的內容為：

obj-$(CONFIG_SUIYUAN_HELLOWORLD)+= suiyuan_hello_module.o
#obj-$(CONFIG_STATIC_SUIYUAN_HELLOWORLD) += static_suiyuan_hello_module.o
obj-m+= static_suiyuan_hello_module.o
obj-y+= class_device_driver.o
obj-y+= leds.o
obj-y+= test.o
#obj-y+= ledsv2.o
#obj-y+= ledsv3.o

表示將obj-y表示將test編譯進核心，在載入內的時候將該字元裝置載入進核心。

同時在再修改/opt/FriendlyARM/linux-2.6.32.2/drivers目錄下面的Makefile檔案，在Makefile檔案的末尾新增obj-y    += suiyuan/ 表示對suiyuan目錄下面的所有檔案進行編譯。

有上面可以知道kconfig檔案費必須，同時只有在需要將核心編譯為模組的時候，才需要編寫配置檔案kconfig。

重新編譯核心，將編譯好的核心轉化為uImage 格式。

對於上面建立的字元裝置在使用的時候需要，建立裝置檔案。建立裝置檔案使用命令：mknod

mknod的使用方式如下：

定義：mknod - make block or character special files

語法：mknod /dev/ttyUSBn c Major Minor

1，n要等於次裝置號Minor,且要小於主裝置號Major.

2, c:面向字元裝置(b:面向塊裝置,如：磁碟、軟盤、磁帶；其他裝置基本都為字元裝置).

在上面的程式碼中，我們的主從裝置號為：241和0。故建立裝置節點：mknod /dev/suiyuan c 241 0

之後可以[@mini2440 /dev]#cat test
led_drv_open
cat: read error: Invalid argument

如上面的結果，表示應用程式cat在訪問裝置檔案的時候，呼叫了file_operations 資料結構中的open()函式。應用程式和底層驅動就此聯絡了起來。

 1.2 udev是什麼及其作用

 udev檔案系統是針對2.6核心，提供一個基於使用者空間的動態裝置節點管理和命名的使用程式，udev 以守護程序的形式執行，通過偵聽核心發出來的 uevent 來動態的管理/dev目錄下的裝置檔案。：udev是一種工具，它能夠根據系統中的硬體裝置的狀態動態更新裝置檔案，包括裝置檔案的建立，刪除等。裝置檔案通常放在/dev目錄下。使用udev後，在/dev目錄下就只包含系統中真正存在的裝置。udev動態的根據根檔案系統目錄下面的/sys檔案主動的建立裝置檔案，故在編寫好裝置驅動的時候，不需要再手動通過命令mknod來建立裝置檔案。udev涉及到/sys目錄下面的檔案，而/sys涉及到linux裝置驅動模式。以後自己在總結這方面的東西。udev是一個使用者程式（user-mode daemon）。

現在就如何通過udev動態的建立/dev/目錄下面的檔案為例進行說明。

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/delay.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/irq.h>
#include <asm/io.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <asm/system.h>		/* cli(), *_flags */
#include <asm/uaccess.h>	/* copy_*_user */
#include <asm/io.h>
#include <linux/ioport.h>
#include <linux/device.h>      /* for sys mdev */

#define LEDS_DEBUG
#undef PDEBUG             /* undef it, just in case */
#ifdef LEDS_DEBUG
#  ifdef __KERNEL__
     /* This one if debugging is on, and kernel space */
#    define PDEBUG(fmt, args...) printk( KERN_EMERG "leds: " fmt, ## args)
#  else
     /* This one for user space */
#    define PDEBUG(fmt, args...) fprintf(stderr, fmt, ## args)
#  endif
#else
#  define PDEBUG(fmt, args...) /* not debugging: nothing */
#endif

#define LEDS_MAJOR 400
#define LEDON 0
#define LEDOFF 1
#define BUZON 2
#define BUZOFF 3
#define GPBCON 0x56000010

struct leds_dev {
	unsigned char value;	/* When LED lighted, its value bit is 1, otherwise 0 */
	struct cdev cdev;
};

static struct class *leds_class;
static struct leds_dev *leds_devp;
static int leds_major = LEDS_MAJOR;
static void *virtaddr;

static int leds_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
    printk("file_operations:open\n");
    return 0；

}
static int leds_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
    printk("file_operations:open\n");
    return 0;
}

static ssize_t leds_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t count, loff_t *f_pos)
{
    printk("file_operations:read\n");
    return 0;
}
static ssize_t led_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t * ppos)
{
    printk("file_operations:write\n");
    return 0;
}
static int leds_ioctl(struct inode *inode, struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
    printk("file_operations:ioctl\n");
   return 0;
}
	
static struct file_operations leds_fops =
{
	.owner   = THIS_MODULE,
	.read    = leds_read,
	.ioctl   = leds_ioctl,
	.open    = leds_open,
	.release = leds_release,
	.write   = led_write
};

static void leds_setup_cdev(struct leds_dev *dev, int index)
{
	int err, devno = MKDEV(leds_major, index);
	cdev_init(&dev->cdev, &leds_fops);
	dev->cdev.owner = THIS_MODULE;
	dev->cdev.ops = &leds_fops;
	err = cdev_add(&dev->cdev, devno, 1);
	if (err)
	{
		printk(KERN_NOTICE "Error adding LEDS\n");
	}
		
}

static int leds_init(void)
{
	int result;
	dev_t devno = MKDEV(leds_major, 0);
	
	PDEBUG("enter led_init\n");

	if (leds_major)
	{
		result = register_chrdev_region(devno, 1, "leds");
	}
	else 
	{
		result = alloc_chrdev_region(&devno, 0, 10, "leds");
		leds_major = MAJOR(devno);
	}
	if (result < 0)
	{
	   return result;
	}
	leds_devp = kmalloc(sizeof(struct leds_dev), GFP_KERNEL);
	memset(leds_devp, 0, sizeof(struct leds_dev));
	leds_setup_cdev(leds_devp, 0);

	leds_class = class_create(THIS_MODULE, "suiyuan_leds_class");
	if (IS_ERR(leds_class))
	{
	  printk(KERN_WARNING "failed in creating class\n");
	}
//  class_device_create(leds_class, NULL, devno, NULL, "suiyuan_leds");//這個函式在較早的額核心可以使用
    device_create(leds_class, NULL, devno, NULL, "suiyuan_leds"); //高版本核心可以使用我的是2.6.32.2-FriendlyARM
 
    printk("leds initialized\n");
  return 0;
}

void suiyuan_leds_cleanup(void)
{
	cdev_del(&leds_devp->cdev);
	kfree(leds_devp);
	unregister_chrdev_region(MKDEV(leds_major, 0), 1);
	//class_device_destroy(leds_class, MKDEV(leds_major, 0));
        device_destroy(leds_class, MKDEV(leds_major, 0));
	class_destroy(leds_class);
	printk("leds driver unloaded\n");
}

module_init(leds_init);
module_exit(suiyuan_leds_cleanup);

MODULE_AUTHOR("suiyuan");
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");

上面的程式碼建立了一個簡單字元的裝置，但是在最後使用函式class_create()和device_create()用來分別在/sys和/dev目錄下面建立相應的資料夾及檔案。

首先在：在/sys目錄中

[@mini2440 /sys/dev/char]#ls
10:130  116:16  1:11    400:0  //是自己建立的裝置檔案

[@mini2440 /sys/class]#ls
bdi                 input               net                 sound
block               leds                rtc                 suiyuan_leds_class 是上面的函式class_create()所建立
class_suiyuan       mem                 scsi_device         tty
firmware            misc                scsi_disk           vc
graphics            mmc_host            scsi_generic        video4linux
i2c-dev             mtd                 scsi_host           vtconsole

在./dev目錄下面：

crw-rw----    1 0        0         400,   0 Feb 16 20:11 suiyuan_leds 是device_create()函式所建立的裝置檔案有對應的主從裝置號

在執行 cat

[@mini2440 /dev]#cat suiyuan_leds
file_operations:open
file_operations:read
file_operations:open

表示呼叫了file_operations中的驅動函式,open()和read().

現在在說說 udev.conf檔案，現在建立/etc/udev.conf檔案在其檔案中新增

如下類容：suiyuan_leds 0:5 0666 =MyTestLed #MyTestLed為裝置suiyuan_leds的別名。在載入檔案系統的時候,將執行udev.conf中的內容。

之後重現載入rootfs 。此時的/dev/如下：

[@mini2440 /dev]#ls -al
total 4
drwxr-xr-x    3 0        0                0 Feb 17 08:34 .
drwxr-xr-x   16 0        0             4096 Feb 13 11:08 ..
crw-rw-rw-    1 0        5         400,   0 Feb 17 08:34 MyTestLed

同時也可以參考mini2440上面提供的udev.conf 檔案中的內容。

2：misc裝置

 下面是一個misc裝置的主要組成，結構相對明確。

#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/delay.h>
#include <asm/irq.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/moduleparam.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/ioctl.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/string.h>
#include <linux/list.h>
#include <linux/pci.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/atomic.h>
#include <asm/unistd.h>

static int leds_ioctl(struct inode *inode, struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
	printk ("misc  leds_ioctl\n");
	return 0;
}

static int leds_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	printk ("misc  in leds_open\n");
	return 0;
}
static int leds_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	printk ("misc leds_release\n");
	return 0;
}

static ssize_t leds_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t count, loff_t *f_pos)
{
      printk ("misc leds_read\n");
	  return 1;
}

static struct file_operations leds_fops =
{
	.owner   = THIS_MODULE,
	.read    = leds_read,
	.ioctl   = leds_ioctl,
	.open    = leds_open,
	.release = leds_release
};

static struct miscdevice misc = {
	.minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,
	.name = "misc_leds", //此名稱將顯示在/dev目錄下面
	.fops = &leds_fops,
};

static int __init dev_init(void)
{
	int ret = misc_register(&misc);
	printk ("misc leds initialized\n");
	return ret;
}

static void __exit dev_exit(void)
{
	misc_deregister(&misc);
	printk("misc leds unloaded\n");
}

module_init(dev_init);
module_exit(dev_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("suiyuan");

將上面的程式碼儲存為suiyuanMisc.c,並編譯進核心。

[[email protected] /opt/FriendlyARM/linux-2.6.32.2]$make
  CHK     include/linux/version.h
make[1]: `include/asm-arm/mach-types.h' is up to date.
  CHK     include/linux/utsrelease.h
  SYMLINK include/asm -> include/asm-arm
  CALL    scripts/checksyscalls.sh
  CHK     include/linux/compile.h
  CC      drivers/suiyuan/suiyuanMisc.o
  LD      drivers/suiyuan/built-in.o
  LD      drivers/built-in.o
  LD      vmlinux.o
  MODPOST vmlinux.o
WARNING: vmlinux: 'ledoff' exported twice. Previous export was in vmlinux
WARNING: vmlinux: 'ledon' exported twice. Previous export was in vmlinux
  GEN     .version
  CHK     include/linux/compile.h
  UPD     include/linux/compile.h
  CC      init/version.o
  LD      init/built-in.o
  LD      .tmp_vmlinux1
  KSYM    .tmp_kallsyms1.S
  AS      .tmp_kallsyms1.o
  LD      .tmp_vmlinux2
  KSYM    .tmp_kallsyms2.S
  AS      .tmp_kallsyms2.o
  LD      vmlinux
  SYSMAP  System.map
  SYSMAP  .tmp_System.map
  OBJCOPY arch/arm/boot/Image
  Kernel: arch/arm/boot/Image is ready
  GZIP    arch/arm/boot/compressed/piggy.gz
  AS      arch/arm/boot/compressed/piggy.o
  LD      arch/arm/boot/compressed/vmlinux
  OBJCOPY arch/arm/boot/zImage
  Kernel: arch/arm/boot/zImage is ready
  Building modules, stage 2.
  MODPOST 17 modules
WARNING: vmlinux: 'ledoff' exported twice. Previous export was in vmlinux
WARNING: vmlinux: 'ledon' exported twice. Previous export was in vmlinux

將zImage轉化為uImage，並通過nfs下載到內容，並啟動。可以在啟動的時候看到：misc leds initialized 資訊。

之後可以在mini2440的/dev/目錄下面看到。

有如下裝置：crw-rw----    1 0        0          10,  56 Feb 18 14:44 misc_leds_suiyuan  主裝置號為：10，次裝置號為：56

同時可以看看檔案：/proc/misc,其檔案中記載了系統中所載入misc裝置。

[@mini2440 /proc]#cat misc
 53 network_throughput
 54 network_latency
 55 cpu_dma_latency
 56 misc_leds_suiyuan
 57 leds_03
130 watchdog
 58 camera
 59 adc
 60 pwm
 61 buttons
 62 leds
 63 backlight

misc總結如下：

misc字元裝置，該類裝置使用同一個主裝置號10，misc字元裝置使用的資料結構
struct miscdevice {
int minor;
const char *name;
struct file_operations *fops;
struct list_head list;
struct device *dev;
struct class_device *class;
char devfs_name[64];
};

雜項裝置(misc device)
在 Linux 核心的include\linux\miscdevice.h檔案，要把自己定義的misc device從裝置定義在這裡。其實是因為這些字元裝置不符合預先確定的字元裝置範疇，所有這些裝置採用主裝置號10 ，一起歸於misc device，其實misc_register就是用主裝置號10呼叫register_chrdev()的。也就是說，misc裝置其實也就是特殊的字元裝置。

misc_device是特殊的字元裝置。註冊驅動程式時採用misc_register函式註冊，此函式中會自動建立裝置節點，即裝置檔案。無需mknod指令建立裝置檔案。因為misc_register()會呼叫class_device_create()或者device_create()。

因此使用misc建立字元裝置最簡單方便。