Linux设备驱动--(五)字符设备驱动-上

Linux设备驱动–(五)字符设备驱动-上

一、字符设备驱动基础

1. 基本概念

   ​ 在前面几篇博客里，已经基本介绍了Linux的驱动的的分类情况。所谓的字符设备就是指其数据的处理是以字节流的形式。

   ​ 我们都知道有一句经典的话"linux下一切皆文件"，这句话的意思意思是什么呢？这就意味着，我们的设备最终会议文件的形式被上层去调用(当然啦，网络设备是一个意外）。这样做的好处呢，就是为了统一上层接口。设想一下，字符设备多种多样，如果我们能够将其统一以文件的形式呈现给应用程序，那么这岂不是很方便，而且也很便于管理。设备文件通常位于/dev/目录下。我们可以使用一下指令渠道该目录下面去查看相关的设备文件。

   ls -l /dev
   

   ​ 虽说设备也被当做文件来看待，但是呢。涉备文件比普通文件多路两个数字。这两个数字就是主设备号和次设备号。这两个号是设备在内核中的身份标志，是内核区分不同设备的唯一信息。

   主设备号：用来区别一类设备

   次设备号：用于区分同一类设备的不同个体

   路径名：用户层用来区别设备信息的

2. 创建设备

   ​ 设备文件可以自动创建，有可以手动创建。

   1. 手动创建设备号

      手动创建设备文件使用命令mknod,其含义使make node，即创建一个设备结点，也说创建一个设备文件。(这里的节点是存在于磁盘上面的，也有存在于内存上面的节点)

   # mknode /dev/hello c 256 0
   
   @/dev/hello	:设备文件的路径
   @c : 代表字符设备，另外b代表块设备。你会发现没有网络设备的没有代表符啊，仔细看上面，网络设备是不能当做文件来看的，关于网络设备的驱动后米娜会介绍到，不着急。
   @256 ：主设备号
   @0：次设备号
   
   //mknod命令将文件名，文件类型和主次设备号都保存到磁盘上。
   

   2. 自动创建

   struct class *class_create(owner, name)//创建一个类
   参数1： THIS_MODULE
   参数2： 字符串名字，自定义
   返回一个class指针
   
   //创建一个设备文件
   struct device *device_create(struct class * class, struct device * parent, dev_t devt, 
   void * drvdata, const char * fmt,...)
   参数1： class结构体，class_create调用之后到返回值
   参数2：表示父亲，一般直接填NULL
   参数3： 设备号类型 dev_t
   dev_t devt
   #define MAJOR(dev)	((unsigned int) ((dev) >> MINORBITS))
   #define MINOR(dev)	((unsigned int) ((dev) & MINORMASK))
   #define MKDEV(ma,mi)	(((ma) << MINORBITS) | (mi))
   参数4：私有数据，一般直接填NULL
   参数5和6：表示可变参数，字符串，表示设备节点名字
   
   销毁动作：
   void device_destroy(devcls,  MKDEV(dev_major, 0));
   参数1： class结构体，class_create调用之后到返回值
   参数2： 设备号类型 dev_t
   
   void class_destroy(devcls);
   参数1： class结构体，class_create调用之后到返回值
   

二、字符设备驱动框架

1. 应用程序与驱动程序间联系

   我们知道，我们的设备文件最终是要被应用程序调用的。那么应用程序最终有时怎样访问到我们的设备的呢？

   前面讲到过，在Linux中，每个文件都有一个struct inode结构体来描述，该结构体中记录了文件的所有信息，比如文件名，文件类型，访问权限等。

   另外还要提到一点，每当我们打开一个文件，Linux操作系统就会在VFS层为其分配一个struct file结构体来描述打开的的这个文件。

• 当我们打开设备文件时，会根据相应的设备文件相对应的struct inode结构体的描述信息，获取该设备的相关信息。如其实一个字符设备还是以个块设备以及其文件权限。同时Linux还会分配一个struct file结构体来描述我们打开的设备文件。

• 根据struct inode结构体重还存放着描述字符设备的结构体struct cdev。struct cdev函数中有一个struct file_operations结构体记载着设备操作函数的接口。

• 而我们struct file结构体中也有一个，struct file_operations结构体，当然了该结构体也是用来存放社诶相关操作函数的入口(其实就是相关操作函数的入口地址)。那么这个地址怎么来呢？我们通过open打开这个设备之后，Linux系统就会将struct inode结构体中记录的设备的操作函数的入口地址给拷贝到struct file结构体中。如此一来上层设备就获得的相关操作函数的地址了，就可以去操作相关的设备文件了。当然啦，实际上open函数系统调用底层还是很复杂的，这里将其做了非常大的简化。只是为了讲清楚其大体的框架。

  如果要追究其深层的原因，建议可以去看一下《Linux设备驱动程序》。

  当然啦，因为我个人比较懒，又没有找到一个很好的画图工具。说以就没有没有画图，只看文字的话可能初学者还是有点儿蒙的。所以呢，所以将之前在网上看到的一个讲字符驱动讲的很好的博客。链接如下：

  http://blog.chinaunix.net/uid-26833883-id-4369060.html