深入淺出：Linux裝置驅動之字元裝置驅動
一、linux系統將裝置分為3類：字元裝置、塊裝置、網路裝置。使用驅動程式：
- 字元裝置：是指只能一個位元組一個位元組讀寫的裝置，不能隨機讀取裝置記憶體中的某一資料，讀取資料需要按照先後資料。字元裝置是面向流的裝置，常見的字元裝置有滑鼠、鍵盤、串列埠、控制檯和LED裝置等。
- 塊裝置：是指可以從裝置的任意位置讀取一定長度資料的裝置。塊裝置包括硬碟、磁碟、U盤和SD卡等。
每一個字元裝置或塊裝置都在/dev目錄下對應一個裝置檔案。linux使用者程式通過裝置檔案（或稱裝置節點）來使用驅動程式操作字元裝置和塊裝置。
二、字元裝置、字元裝置驅動與使用者空間訪問該裝置的程式三者之間的關係。
如圖，在Linux核心中使用cdev結構體來描述字元裝置，通過其成員dev_t來定義裝置號（分為主、次裝置號）以確定字元裝置的唯一性。通過其成員file_operations來定義字元裝置驅動提供給VFS的介面函式，如常見的open()、read()、write()等。
在Linux字元裝置驅動中，模組載入函式通過register_chrdev_region( ) 或alloc_chrdev_region( )來靜態或者動態獲取裝置號，通過cdev_init( )建立cdev與file_operations之間的連線，通過cdev_add( )向系統新增一個cdev以完成註冊。模組解除安裝函式通過cdev_del( )來登出cdev，通過unregister_chrdev_region( )來釋放裝置號。
使用者空間訪問該裝置的程式通過Linux系統呼叫，如open( )、read( )、write( )，來“呼叫”file_operations來定義字元裝置驅動提供給VFS的介面函式。
三、字元裝置驅動模型
1. 驅動初始化
1.1. 分配cdev
在2.6的核心中使用cdev結構體來描述字元裝置，在驅動中分配cdev,主要是分配一個cdev結構體與申請裝置號，以按鍵驅動為例：
1
/*……*/
2
/*
分配cdev*/
3
struct
cdev btn_cdev;
4
/*……*/
5
/*
1.1 申請裝置號*/
6
if(major){
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//靜態
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dev_id = MKDEV(major, 0);
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register_chrdev_region(dev_id, 1, "button");
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} else
{
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//動態
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alloc_chardev_region(&dev_id, 0, 1, "button");
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major = MAJOR(dev_id);
14
}
15
/*……*/
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從上面的程式碼可以看出，申請裝置號有動靜之分，其實裝置號還有主次之分。
在Linux中以主裝置號用來標識與裝置檔案相連的驅動程式。次編號被驅動程式用來辨別操作的是哪個裝置。cdev 結構體的 dev_t 成員定義了裝置號，為 32 位，其中高 12 位為主裝置號，低20 位為次裝置號。
裝置號的獲得與生成：
獲得：主裝置號：MAJOR(dev_t dev);
次裝置號：MINOR(dev_t dev);
生成：MKDEV(int major,int minor);
裝置號申請的動靜之分：
靜態：
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1
int
register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const
char
*name)；
2
/*功能：申請使用從from開始的count
個裝置號(主裝置號不變，次裝置號增加）*/
|
靜態申請相對較簡單，但是一旦驅動被廣泛使用,這個隨機選定的主裝置號可能會導致裝置號衝突，而使驅動程式無法註冊。
動態：
| 1 2 |
1
int
alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count,const
char
*name)；
2
/*功能：請求核心動態分配count個裝置號，且次裝置號從baseminor開始。*/
|
動態申請簡單，易於驅動推廣，但是無法在安裝驅動前建立裝置檔案（因為安裝前還沒有分配到主裝置號）。
1.2. 初始化cdev
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