嵌入式linux驱动学习-用cdev代替register_chrdev()

news2025/7/19 11:21:55

​上回说到字符设备驱动程序的注册与销毁register_chrdev()和unregister_chrdev()这是有缺陷的。

嵌入式lnux驱动学习-2.一个驱动程序的流程

现在用另外一个更好的方法代替，我们先来看看register_chrdev()实际上是调用了

__register_chrdev(major, 0, 256, name, fops);

static inline int register_chrdev(unsigned int major, const char *name,          const struct file_operations *fops){  return __register_chrdev(major, 0, 256, name, fops);}

这个256其实就是申请的次设备号个数。

还记得怎么创建设备节点吗，无论是手动创建还是自动创建都是用主设备号加上次设备号，一个驱动程序可以有很多不同的设备节点。

一个驱动程序有自己对应的file_operations结构体，A驱动对应A_fop结构体，用register_chrdev()后，A驱动的256个设备节点都对应A_fop结构体。

用另外一种方法，可以指定次设备号个数，举例：

用register_chrdev()后，A驱动主设备号254，B驱动主设备号就不能用254，不然就冲突了。

而另外一种方法，A驱动主设备号254，次设备号申请0-2，3个，B驱动主设备号仍然可以用254，次设备号只要不用0-3就行，主设备号相同也不会产生冲突。

实际上另外一种方法就是把register_chrdev()展开：

1.分配主次设备号

#define LED_MAJOR 0#define DEVICE_NUM 1static int major = LED_MAJOR;static int __init myled_init(void){  int ret;  dev_t devno = MKDEV (major,0);  if (major)    ret = register_chrdev_region(devno, DEVICE_NUM, "myled");  else {    ret = alloc_chrdev_region(&devno, 0, DEVICE_NUM, "myled") ;    major = MAJOR(devno); }

dev_t devno定义了完整设备号， 为 32 位， 其中 12 位为主设备号， 20 位为次设备号。 

使用如下宏可以从 dev_t 获得主设备号和次设备号：

MAJOR (dev_t dev)
MINOR (dev_t dev)

使用如下宏从主、次设备号获得完整的设备号

MKDEV (major,minor)

register_chrdev_region()函数用于已知起始设备的设备号的情况， 而alloc_chrdev_region() 用于设备号未知， 向系统动态申请未被占用的设备号的情况，可以自动避开设备号重复的冲突。

DEVICE_NUM为我们要申请的次设备号个数，这里设置了1个。

2.初始化 cdev 结构体

在 Linux 内核中， 使用 cdev 结构体描述一个字符设备， cdev 结构体的定义如下：

struct cdev {  struct kobject kobj; /* 内嵌的 kobject */  struct module *owner; /* 所属模块 */  struct file_operations *ops; /* 文件操作结构体 */  struct list_head list;  dev_t dev; /* 设备号 */  unsigned int count;}；

cdev 结构体里有一个重要成员 file_operations 定义了字符设备驱动提供给虚拟文件系统的接口函数。

绑定file_operations结构体在cdev结构体初始化中完成

为了精简就写个什么都没有的open函数。

static int led_open (struct inode *node, struct file *filp){    return 0;}static struct file_operations myled_oprs = {  .owner = THIS_MODULE,  .open  = led_open,};​static int __init myled_init(void){  int ret;  dev_t devno = MKDEV (major,0);  if (major)    ret = register_chrdev_region(devno, DEVICE_NUM, "myled");  else {    ret = alloc_chrdev_region(&devno, 0, DEVICE_NUM, "myled") ;    major = MAJOR(devno);  }    cdev_init(&cdev_myled, &myled_oprs);//初始化  ...... }

3.添加驱动

很简单，就是在初始化后加一句

cdev_add (&cdev_myled, devno, DEVICE_NUM);

4.删除驱动和设备号

在驱动出口使用

  cdev_del(&cdev_myled);  unregister_chrdev_region(MKDEV (major, 0), DEVICE_NUM);

5.完整测试

自动创建设备节点的方式是一样的，我们只申请一个次设备号0，但是用次设备号0和1，创建两个设备节点myled0，myled1。

然后写一个简单的应用程序，功能只是打开设备节点，如果是一个myled0能打开，myled1打不开即正常。

驱动：

#include <linux/module.h>#include <linux/kernel.h>#include <linux/fs.h>#include <linux/init.h>#include <linux/delay.h>#include <linux/uaccess.h>#include <asm/irq.h>#include <asm/io.h>#include <linux/cdev.h>#include <linux/device.h>​#define LED_MAJOR 0#define DEVICE_NUM 1static int major = LED_MAJOR;static struct class *led_class;static struct cdev cdev_myled;​static int led_open (struct inode *node, struct file *filp){    return 0;}static struct file_operations myled_oprs = {  .owner = THIS_MODULE,  .open  = led_open,};​static int __init myled_init(void){  int ret;  dev_t devno = MKDEV (major,0);  if (major)    ret = register_chrdev_region(devno, DEVICE_NUM, "myled");  else {    ret = alloc_chrdev_region(&devno, 0, DEVICE_NUM, "myled") ;    major = MAJOR(devno);  }    cdev_init(&cdev_myled, &myled_oprs);  cdev_add (&cdev_myled, devno, DEVICE_NUM);​  led_class = class_create(THIS_MODULE, "myled");  device_create(led_class, NULL, MKDEV(major, 0),NULL,"myled0");     device_create(led_class, NULL, MKDEV(major, 1),NULL,"myled1"); ​  return 0;}​static void __exit myled_exit(void){  cdev_del(&cdev_myled);  unregister_chrdev_region(MKDEV (major, 0), DEVICE_NUM);  device_destroy(led_class, MKDEV(major, 0));  device_destroy(led_class, MKDEV(major, 1));    class_destroy(led_class);}​module_init(myled_init);module_exit(myled_exit);​MODULE_LICENSE("GPL");

应用：

#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <stdio.h>int main(int argc,char **argv){  int fd;  if(argc != 2) {    printf("usage:%s num",argv[0]);    return 0;  }  fd = open(argv[1],O_RDWR);  if(fd < 0) {    printf("can't open!\n");  } else    printf("can open\n");  return 0;}

makefile：

KERN_DIR = /usr/src/linux-headers-4.8.0-36-genericall:  make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules  gcc -o led_test led_test.cclean:  make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean  rm -rf modules.order  rm -f led_nothingobj-m += led_nothing.o

文件传入linux系统，make命令编译，insmod命令加载驱动：

结果：

测试成功

6.测试2

两个驱动用同一个主设备号，看看系统能不能识别

如下代码，第一个主设备号由系统自动分配后，第二个主设备号就用和第一个一样的，两个驱动对应不同的open函数，分别生成两个设备，对应设备成功打开时，用printk输出信息。

如果打开不同节点时，输出信息不同，说明成功。

应用程序和上文完全相同

#include <linux/module.h>#include <linux/kernel.h>#include <linux/fs.h>#include <linux/init.h>#include <linux/delay.h>#include <linux/uaccess.h>#include <asm/irq.h>#include <asm/io.h>#include <linux/cdev.h>#include <linux/device.h>​#define LED_MAJOR 0#define DEVICE_NUM 2static int major = LED_MAJOR;static struct class *led_class;static struct cdev cdev_myled;static struct cdev cdev_myled2;​static int led_open (struct inode *node, struct file *filp){    printk("myled0/1 open\n");  return 0;}static struct file_operations myled_oprs = {  .owner = THIS_MODULE,  .open  = led_open,};static int led_open2 (struct inode *node, struct file *filp){    printk("myled2/3 open\n");  return 0;}static struct file_operations myled_oprs2 = {  .owner = THIS_MODULE,  .open  = led_open2,};static int __init myled_init(void){  int ret;  dev_t devno = MKDEV (major,0);  if (major)    ret = register_chrdev_region(devno, DEVICE_NUM, "myled");  else {    ret = alloc_chrdev_region(&devno, 0, DEVICE_NUM, "myled") ;    major = MAJOR(devno);  }​  cdev_init(&cdev_myled, &myled_oprs);  cdev_add (&cdev_myled, devno, DEVICE_NUM);    register_chrdev_region(MKDEV (major,2), DEVICE_NUM, "myled2");    cdev_init(&cdev_myled2, &myled_oprs2);  cdev_add (&cdev_myled2, MKDEV (major,2), DEVICE_NUM);​  led_class = class_create(THIS_MODULE, "myled");  device_create(led_class, NULL, MKDEV(major, 0),NULL,"myled0");   device_create(led_class, NULL, MKDEV(major, 1),NULL,"myled1");     device_create(led_class, NULL, MKDEV(major, 2),NULL,"myled2");   device_create(led_class, NULL, MKDEV(major, 3),NULL,"myled3"); ​  return 0;}​static void __exit myled_exit(void){  cdev_del(&cdev_myled);  unregister_chrdev_region(MKDEV (major, 0), DEVICE_NUM);  device_destroy(led_class, MKDEV(major, 0));  device_destroy(led_class, MKDEV(major, 1));    cdev_del(&cdev_myled2);  unregister_chrdev_region(MKDEV (major, 2), DEVICE_NUM);  device_destroy(led_class, MKDEV(major, 2));  device_destroy(led_class, MKDEV(major, 3));    class_destroy(led_class);}​module_init(myled_init);module_exit(myled_exit);​MODULE_LICENSE("GPL");

编译后insmod装载驱动，cat /proc/devices查看一下

两个主设备号相同的驱动程序出现了

四个设备节点也都打开成功，用dmseg命令查看内核打印信息

成功。可见cdev方法虽然多了几步，但是更加灵活。在今后的讲解中为了精简代码，还是用register_chrdev()。

更多内容与参考资料：大叔的嵌入式小站：
嵌入式linux驱动学习-3.用cdev代替register_chrrdev

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