25 驱动设备申请及源码实现设备文件创建一体函数（miscdevice）

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驱动设备申请及源码实现设备文件创建一体函数（miscdevice）

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miscdevice是字符设备驱动的简化版本，方便实现一个简单的字符设备驱动。
只适用于没有同类型的设备驱动，也就是一个驱动只对应一个硬件。

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相关变量及函数：

#include <linux/miscdevice.h>

struct miscdevice  {
    int minor; //指定次设备号，次设备号为255，则会自分配空闲的次设备号
               //主设备号已固定为10
               //次设备号在（0~255）之间
    const char *name; //名字，指定的名字也是设备文件的名字，设备文件会在注册时自动创建
    const struct file_operations *fops; //文件操作对象的地址
    ...
};

extern int misc_register(struct miscdevice * misc); //注册miscdevice对象
extern int misc_deregister(struct miscdevice *misc);//反注册

当我们实现miscdevice设备驱动时，初始化一个miscdevice对象，调用misc_register(对象的地址)来注册。

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miscdevice的实现原理：

在内核源码drivers/char/misc.c文件里：

static int __init misc_init(void)
{
    int err;
    ...
    misc_class = class_create(THIS_MODULE, "misc"); //创建/sys/class/misc子目录，稍后创建设备信息用
    ...
    if (register_chrdev(MISC_MAJOR, "misc", &misc_fops)) //当主设备号为10，次设备号（0~255）的所有设备文件打开操作时，会调用misc_fops对象里的open函数
        goto fail_printk;
    ...
}
subsys_initcall(misc_init); //会在内核子系统初始化自动调用misc_init函数

misc_list是在misc.c文件里的一个全局内核链表头，用于通过miscdevice对象的list成员，存放所有的miscdevice对象。

int misc_register(struct miscdevice * misc)
{
    struct miscdevice *c;
    dev_t dev;
    int err = 0;

    INIT_LIST_HEAD(&misc->list);

    mutex_lock(&misc_mtx);
    //遍历链表，确认指定次设备号是否已用
    list_for_each_entry(c, &misc_list, list) {
        if (c->minor == misc->minor) {
            mutex_unlock(&misc_mtx);
            return -EBUSY;
        }
    }

    if (misc->minor == MISC_DYNAMIC_MINOR) {
    //当需要动态分配空闲的次设备号时的操作
    ...
    }

    //创建设备文件
    dev = MKDEV(MISC_MAJOR, misc->minor);
    misc->this_device = device_create(misc_class, misc->parent, dev,
                      misc, "%s", misc->name);

    list_add(&misc->list, &misc_list); //通过list成员，把miscdevice对象加入misc_list链表
                                       //也可以在misc_list链表里根据次设备号找到相应的miscdevice对象
 out:
    mutex_unlock(&misc_mtx);
    return err;
}

static const struct file_operations misc_fops = {
    .open       = misc_open,
    ...
};

//当主设备号为10，次设备号（0~255）的所有设备文件打开操作时，会调用misc_fops对象里的open函数
static int misc_open(struct inode * inode, struct file * file)
{
    int minor = iminor(inode); //获取打开的设备文件的次设备号
    struct miscdevice *c;
    int err = -ENODEV;
    const struct file_operations *old_fops, *new_fops = NULL;

    mutex_lock(&misc_mtx);
    //遍历misc_list链表，根据次设备号minor找到对应的miscdevice对象
    list_for_each_entry(c, &misc_list, list) {
        if (c->minor == minor) {
            new_fops = fops_get(c->fops); //找到后，则用new_fops指定存放miscdevice对象的fops成员存放file_operations对象的地址，也就是我们自己miscdevice设备驱动里实现file_operatins对象的地址
            break;
        }
    }

    err = 0;
    old_fops = file->f_op;
    file->f_op = new_fops; //把file对象的f_op成员指向我们的file_operations对象的地址，以后我们的file_operations里实现的函数就会得到调用

    //如果我们实现的file_operations对象里有open函数，则调用
    if (file->f_op->open) {
        file->private_data = c;
        err=file->f_op->open(inode,file);
        if (err) {
            fops_put(file->f_op);
            file->f_op = fops_get(old_fops);
        }
    }
    fops_put(old_fops);
fail:
    mutex_unlock(&misc_mtx);
    return err;
}

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测试代码（test.c）：

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/fs.h>

ssize_t myread(struct file *fl, char __user *buf, size_t len, loff_t *off)
{
    printk("in myread ...\n");
    return 0;
}

struct file_operations fops = {
    .read = myread,
};

struct miscdevice mymdev = {
    .minor = MISC_DYNAMIC_MINOR, //255
    .name = "mymdev",
    .fops = &fops,
};

static int __init test_init(void)
{
    return misc_register(&mymdev);
}

static void __exit test_exit(void)
{
    misc_deregister(&mymdev);
}

module_init(test_init);
module_exit(test_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");