29.使用register_chrdev_region()系列来注册字符设备

1.之前注册字符设备用的如下函数注册字符设备驱动:

register_chrdev(unsigned int major, const char *name,const struct file_operations *fops);

但其实这个函数是linux版本2.4之前的注册方式,它的原理是:

(1)确定一个主设备号

(2)构造一个file_operations结构体, 然后放在chrdevs数组中

(3)注册:register_chrdev

然后当读写字符设备的时候,就会根据主设备号从chrdevs数组中取出相应的结构体,并调用相应的处理函数。

它会有个很大的缺点:

每注册个字符设备,还会连续注册0~255个次设备号,使它们绑定在同一个file_operations操作方法结构体上,在大多数情况下,都只用极少的次设备号,所以会浪费很多资源.

2.所以在2.4版本后,内核里就加入了以下几个函数也可以来实现注册字符设备:

分为了静态注册(指定设备编号来注册)、动态分配(不指定设备编号来注册),以及有连续注册的次设备编号范围区间,避免了register_chrdev()浪费资源的缺点

2.1: 

/*指定设备编号来静态注册一个字符设备*/
int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name);   

from: 注册的指定起始设备编号,比如:MKDEV(100, 0),表示起始主设备号100, 起始次设备号为0

count:需要连续注册的次设备编号个数,比如: 起始次设备号为0,count=100,表示0~99的次设备号都要绑定在同一个file_operations操作方法结构体上

*name:字符设备名称

当返回值小于0,表示注册失败

2.2:

/*动态分配一个字符设备,注册成功并将分配到的主次设备号放入*dev里*/
int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count,const char *name);

*dev: 存放起始设备编号的指针,当注册成功, *dev就会等于分配到的起始设备编号,可以通过MAJOR()和MINNOR()函数来提取主次设备号

baseminor:次设备号基地址,也就是起始次设备号

count:需要连续注册的次设备编号个数,比如: 起始次设备号(baseminor)为0,baseminor=2,表示0~1的此设备号都要绑定在同一个file_operations操作方法结构体上

*name:字符设备名称

当返回值小于0,表示注册失败

2.3: 

 /*初始化cdev结构体,并将file_operations结构体放入cdev-> ops 里*/
void cdev_init(struct cdev *cdev, const struct file_operations *fops);

其中cdev结构体的成员,如下所示:

struct cdev {
       struct kobject    kobj;                   // 内嵌的kobject对象 
       struct module   *owner;                   //所属模块
       const struct file_operations  *ops;     //操作方法结构体
       struct list_head  list;            //与 cdev 对应的字符设备文件的 inode->i_devices 的链表头
       dev_t dev;                    //起始设备编号,可以通过MAJOR(),MINOR()来提取主次设备号
       unsigned int count;                //连续注册的次设备号个数
};

2.4: 

/*将cdev结构体添加到系统中,并将dev(注册好的设备编号)放入cdev-> dev里,  count(次设备编号个数)放入cdev->count里*/
int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count);

2.5:

/*将系统中的cdev结构体删除掉*/
void cdev_del(struct cdev *p);

2.6: 

 /*注销字符设备*/
void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count);

from: 注销的指定起始设备编号,比如:MKDEV(100, 0),表示起始主设备号100, 起始次设备号为0

count:需要连续注销的次设备编号个数,比如: 起始次设备号为0,baseminor=100,表示注销掉0~99的次设备号

3.接下来,我们便来写一个字符设备驱动

里面调用两次上面的函数,构造两个不同的file_operations操作结构体,

次设备号0~1对应第一个file_operations,

次设备号2~3对应第二个file_operations,

然后在/dev/下,通过次设备号(0~4)创建5个设备节点, 利用应用程序打开这5个文件,看有什么现象

3.1 驱动代码如下:

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/delay.h>
#include <asm/irq.h>
#include <asm/arch/regs-gpio.h>
#include <asm/hardware.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>
#include <linux/list.h>
#include <linux/cdev.h>

static int hello_fops1_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    printk("open_hello1!!!\n");
    return 0;
}

 

static int hello_fops2_open (struct inode *inode, struct file *file)
{
    printk("open_hello2!!!\n");
    return 0;
}

 
  /*  操作结构体1   */
static struct file_operations hello1_fops={
        .owner=THIS_MODULE,
        .open =hello_fops1_open,
};

  /*  操作结构体2   */
static struct file_operations hello2_fops={
        .owner=THIS_MODULE,
        .open =hello_fops2_open,
};

 
static int major;                                 //主设备
static struct cdev hello1_cdev;        //保存 hello1_fops操作结构体的字符设备 
static struct cdev hello2_cdev;         //保存 hello2_fops操作结构体的字符设备 
static struct class *cls;

static int chrdev_ragion_init(void)
{
     dev_t  devid;  

     alloc_chrdev_region(&devid, 0, 4,"hello");    //动态分配字符设备: (major,0)  (major,1)   (major,2)  (major,3)

     major=MAJOR(devid);

     cdev_init(&hello1_cdev, &hello1_fops);
     cdev_add(&hello1_cdev, MKDEV(major,0), 2);           //(major,0) (major,1)


     cdev_init(&hello2_cdev, &hello2_fops);
     cdev_add(&hello2_cdev,MKDEV(major,2), 2);           //(major,2) (major,3)     

     cls=class_create(THIS_MODULE, "hello");
     /*创建字符设备节点*/
     class_device_create(cls,0, MKDEV(major,0), 0, "hello0");   //对应hello_fops1操作结构体
     class_device_create(cls,0, MKDEV(major,1), 0, "hello1");   //对应hello_fops1操作结构体
     class_device_create(cls,0, MKDEV(major,2), 0, "hello2");   //对应hello_fops2操作结构体
     class_device_create(cls,0, MKDEV(major,3), 0, "hello3");   //对应hello_fops2操作结构体
     class_device_create(cls,0, MKDEV(major,4), 0, "hello4");   //对应空
        return 0;
}

void chrdev_ragion_exit(void)
{
   class_device_destroy(cls, MKDEV(major,4));
   class_device_destroy(cls, MKDEV(major,3));
   class_device_destroy(cls, MKDEV(major,2));
   class_device_destroy(cls, MKDEV(major,1));
   class_device_destroy(cls, MKDEV(major,0));

   class_destroy(cls);


   cdev_del(&hello1_cdev);     
   cdev_del(&hello2_cdev); 
   unregister_chrdev_region(MKDEV(major,0), 4);     //注销(major,0)~(major,3)
} 

module_init(chrdev_ragion_init);
module_exit(chrdev_ragion_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

3.2 测试代码如下所示:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
void print_useg(char arg[])    //打印使用帮助信息
{
         printf("useg:  \n");
         printf("%s   [dev]\n",arg);
}

int main(int argc,char **argv)
{

  int fd;
  if(argc!=2)
    {
        print_useg(argv[0]);
        return -1;
    }

  fd=open(argv[1],O_RDWR);
  if(fd<0)
      printf("can't open %s \n",argv[1]);
  else
      printf("can open %s \n",argv[1]);
  return 0;
}

4.运行测试:

如下图,挂载驱动后,通过 ls /dev/hello* -l ,看到创建了5个字符设备节点

接下来开始测试驱动,如下图所示,

打开/dev/hello0时,调用的是驱动代码的操作结构体hello1_fops里的.open(),

打开/dev/hello2时,调用的是驱动代码的操作结构体hello1_fops里的.open(),

打开/dev/hello4时,打开无效,因为在驱动代码里没有分配次设备号4的操作结构体,

总结:

  使用register_chrdev_region()等函数来注册字符设备,里面可以存放多个不同的file_oprations操作结构体,实现各种不同的功能

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