一、字符设备基础

字符设备：是指只能一个字节一个字节进行读写操作的设备，不能随机读取设备中的某一数据、读取数据要按照先后数据。字符设备是面向流的设备，常见的字符设备有鼠标、键盘、串口、控制台和LED等。

一般每个字符设备或者块设备都会在/dev目录（可以是任意目录，这样是为了统一）下对应一个设备文件。linux用户层程序通过设备文件来使用驱动程序操作字符设备或块设备。

二、字符设备驱动与用户空间访问该设备的程序三者之间的关系

字符设备是3大类设备（字符设备、块设备、网络设备）中较简单的一类设备、其驱动程序中完成的主要工作是初始化、添加和删除 struct cdev 结构体，申请和释放设备号，以及填充 struct file_operations 结构体中断的操作函数，实现 structfile_operations 结构体中的read()、write()和ioctl()等函数是驱动设计的主体工作。

如图，在Linux内核代码中：

使用struct cdev结构体来抽象一个字符设备；
通过一个dev_t类型的设备号（分为主（major）、次设备号（minor））一确定字符设备唯一性；
通过struct file_operations类型的操作方法集来定义字符设备提供个VFS的接口
2、字符设备、字符设备驱动与用户空间访问该设备的程序三者之间的关系
如图，在Linux内核中：
a -- 使用cdev结构体来描述字符设备;
b -- 通过其成员dev_t来定义设备号（分为主、次设备号）以确定字符设备的唯一性;
c -- 通过其成员file_operations来定义字符设备驱动提供给VFS的接口函数，如常见的open()、read()、write()等;
在Linux字符设备驱动中:
a -- 模块加载函数通过 register_chrdev_region( ) 或 alloc_chrdev_region( )来静态或者动态获取设备号;
b -- 通过 cdev_init( ) 建立cdev与 file_operations之间的连接，通过 cdev_add( ) 向系统添加一个cdev以完成注册;
c -- 模块卸载函数通过cdev_del( )来注销cdev，通过 unregister_chrdev_region( )来释放设备号;
用户空间访问该设备的程序:
a -- 通过Linux系统调用，如open( )、read( )、write( )，来“调用”file_operations来定义字符设备驱动提供给VFS
原文：https://blog.csdn.net/zqixiao_09/article/details/50839042