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前言

💦 register_chrdev注册设备缺点是非常明显的，只能注册主设备号，次设备号浪费了，而且主设备号还不能自动生成，不太智能。

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一、设备号的申请

1.自动申请设备号

💦 为了解决register_chrdev的缺点，最好的办法就是跟Linux去主动申请设备号，当然了Linux也提供了这个函数：函数原型在char_dev.c中

int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count,const char *name)

①dev参数表示主设备号；
②baseminor次设备号范围，比如从零开始；
③count次设备号个数，比如2个；
④name设备名称；
💦 有申请就有释放，都是成对出现的，函数如下：

void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count)

①from是申请的设备号；
②申请的个数。

2.用户指定设备号

int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name)

①from 是要申请的起始设备号，也就是给定的设备号；
② count 是要申请的数量，一般都是一个；
③ name 是设备名字。
💦 释放的时候也用 unregister_chrdev_region函数。

二、获取设备号的程序格式

1.格式

💦 代码如下（示例）：设备号一般用结构体变量表示

int major; /* 主设备号 */
int minor; /* 次设备号 */
dev_t devid; /* 设备号 */if (major) 
{ /* 定义了主设备号 */devid = MKDEV(major, 0); /* 大部分驱动次设备号都选择 0*/register_chrdev_region(devid, 1, "test");
} 
else{ /* 没有定义设备号 */alloc_chrdev_region(&devid, 0, 1, "test"); /* 申请设备号 */major = MAJOR(devid); /* 获取分配号的主设备号 */minor = MINOR(devid); /* 获取分配号的次设备号 */}if (rc < 0) {dev_err(&pdev->dev, "err: %d\n", rc);goto undo_platform_device_add;}

struct newled_dev
{/* data */dev_t devid; /*设备号*/int   major;/*主设备号*/int   minor;/*次设备号*/
};

三、字符设备注册

1.新的字符设备注册方法

💦 在 Linux 中使用 cdev 结构体表示一个字符设备，cdev 结构体在 include/linux/cdev.h 文件中
的定义如下：

struct cdev {struct kobject kobj;struct module *owner;const struct file_operations *ops;struct list_head list;dev_t dev;unsigned int count;
};

💦 比较重要的有三个参数，owner模块的拥有者，ops字符设备操作函数集合，dev设备号。
注册步骤：
①新建cdev结构体变量
②调用cdev_init函数，就是给file_operations 赋值。

void cdev_init(struct cdev *, const struct file_operations *);

③通过cdev_add 函数添加字符设备

int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count)

④通过cdev_del函数注销字符设备。

void cdev_del(struct cdev *p)

四、节点的自动创建

💦 在前面的 Linux 驱动实验中，使用 modprobe 加载驱动程序以后还需要使用命令
“mknod”手动创建设备节点。那如何实现自动创建设备节点呢，在驱动中实现自动创建设备节点的功能以后，使用 modprobe 加载驱动模块成功的话就会自动在/dev 目录下创建对应的设备文件。

1.mdev机制

💦 udev 是一个用户程序，在 Linux 下通过 udev 来实现设备文件的创建与删除，udev 可以检
测系统中硬件设备状态，可以根据系统中硬件设备状态来创建或者删除设备文件。
💦 比如使用modprobe 命令成功加载驱动模块以后就自动在/dev 目录下创建对应的设备节点文件,使用rmmod 命令卸载驱动模块以后就删除掉/dev 目录下的设备节点文件。
使用 busybox 构建根文件系统的时候，busybox 会创建一个 udev 的简化版本—mdev，所以在嵌入式 Linux 中我们使用mdev 来实现设备节点文件的自动创建与删除，Linux 系统中的热插拔事件也由 mdev 管理，在/etc/init.d/rcS 文件中如下语句实现mdev机制：

echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug

2.mdev机制实现流程

①创建一个类

💦 自动创建设备节点的工作是在驱动程序的入口函数中完成的，一般在 cdev_add 函数后面添
加自动创建设备节点相关代码。
首先要创建一个 class 类，class 是个结构体，定义在文件include/linux/device.h 里面。class_create 是类创建函数，class_create 是个宏定义，内容如下：

#define class_create(owner, name) \
({ \
static struct lock_class_key __key; \
__class_create(owner, name, &__key); \
})struct class *__class_create(struct module *owner, const char *name,
struct lock_class_key *key)

💦 owner 一般为 THIS_MODULE，
💦 name 是类名字。
💦 返回值是个指向结构体 class 的指针，也就是创建的类。
有创建就有删除，卸载驱动程序的时候需要删除掉类，类删除函数为 class_destroy，函数原型如下：

void class_destroy(struct class *cls);

💦 cls 就是要删除的类。

②创建一个设备

💦 创建好类以后还不能实现自动创建设备节点，我们还需要在这个类下创建一个设
备。使用 device_create 函数在类下面创建设备，device_create 函数原型如下：

struct device *device_create(struct class *class, 
struct device *parent,
dev_t devt, 
void *drvdata, 
const char *fmt, ...)

💦 device_create 是个可变参数函数，
① class 就是设备要创建哪个类下面；
②parent 是父设备，一般为 NULL，也就是没有父设备；
③devt 是设备号；
④drvdata 是设备可能会使用的一些数据，一般为 NULL；
⑤ fmt 是设备名字，如果设置 fmt=xxx 的话，就会生成/dev/xxx这个设备文件。返回值就是创建好的设备。
💦 同样的，卸载驱动的时候需要删除掉创建的设备，设备删除函数为 device_destroy，函数原型如下：

void device_destroy(struct class *class, dev_t devt)

💦 参考格式：

1 struct class *class; /* 类 */ 
2 struct device *device; /* 设备 */
3 dev_t devid; /* 设备号 */ 
4 
5 /* 驱动入口函数 */
6 static int __init led_init(void)
7 {
8 /* 创建类 */
9 class = class_create(THIS_MODULE, "xxx");
10 /* 创建设备 */
11 device = device_create(class, NULL, devid, NULL, "xxx");
12 return 0;
13 }
14
15 /* 驱动出口函数 */
16 static void __exit led_exit(void)
17 {
18 /* 删除设备 */
19 device_destroy(newchrled.class, newchrled.devid);
20 /* 删除类 */
21 class_destroy(newchrled.class);
22 }
23
24 module_init(led_init);
25 module_exit(led_exit);

五、总结流程

💦 一般在入口函数中进行加载：

💦 在出口函数中进行卸载：

💦 如果在其中某步骤出错后，在以前申请的都需要释放掉，可以采用goto格式：与Linux驱动格式保持一致，注意释放顺序。

  fail_device:class_destroy(newled.class);fail_class:cdev_del(&newled.led_cdev);fail_cdev:unregister_chrdev_region(newled.devid, NEWLEDCOUNT);fail_devid:return res;

六、文件私有数据

在编写驱动的时候，一般都会将设备属性，定义成一个结构体，然后在 open 函数里面设置好私有数据，然后在在 write、read、close 等函数中直接读取 private_data即可得到设备结构体。

/* 设备结构体 */
1 struct test_dev{
2 dev_t devid; /* 设备号 */
3 struct cdev cdev; /* cdev */
4 struct class *class; /* 类 */
5 struct device *device; /* 设备 */
6 int major; /* 主设备号 */
7 int minor; /* 次设备号 */
8 };
9 
10 struct test_dev testdev;
11 
12 /* open 函数 */
13 static int test_open(struct inode *inode, struct file *filp)
14 {
15 filp->private_data = &testdev; /* 设置私有数据 */
16 return 0;
17 }