Linux驱动编程 step-by-step （二） 简单字符设备驱动

简单字符设备驱动 1、主次设备号
主设备号标识设备连接的的驱动，此设备好由内核使用，标识在相应驱动下得对应的设备
在linux中设备号是一个32位的dev_t类型
typedef __u32    __kernel_dev_t;
typedef __kernel_dev_t    dev_t;

crw------- 1 root  root  10, 1 Apr 11  2011 psaux 
crw------- 1 root  root  4,  1 Oct 2803:04 tty1 
crw-rw-rw- 1 root  tty   4, 64 Apr 11  2011 ttys0 
crw-rw---- 1 root  uucp  4, 65 Apr 11  2011 ttyS 上图是再/dev目录下用$ls -l 命令显示的部分结果可以看到tty driver的主设备号都为4（各个系统版本有差别），次设备号不同

前12位标识主设备号	MAJOR(dev_t dev)	获得主设备号
后20位标识此设备号	MINOR(dev_t dev)	获得此设备号

由主次设备号生成设备号
可以使用宏MKDEV
dev_t  dev_num = MKDEV(dev_t major, dev_t minor);

2、分配与释放设备号

在linux2.6的字符设备中（kernel3.0也是）首先做的事就是申请一个或者多个设备号

1. /*  静态分配设备号    
2.  *  parameter:        
3.  *      first : 分配的第一个设备号  
4.  *      count: 分配的设备个数  
5.  *      name : 设备名  
6.  *  return value:  
7.  *      0: success  
8.  *      负值：出现错误，错误码  
9. */  
10. int register_chrdev_region(dev_t first, unsigned int count, char *name);   
11.   
12. /*  动态分配设备号    
13.  *  parameter:        
14.  *      dev : 用来存储分配的设备号值  
15.  *      firstminor: 次设备号（一般填0）  
16.  *      count: 分配的设备个数  
17.  *      name : 设备名  
18.  *  return value:  
19.  *      0: success  
20.  *      负值：出现错误，错误码  
21. */  
22. int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned int firstminor, unsigned int count, char *name);   
23.   
24. /*  释放设备号  
25.  *  parameter:        
26.  *      first: 设备号  
27.  *      count: 分配的设备个数  
28. */  
29. void unregister_chrdev_region(dev_t first, unsigned int count);  

静态分配设备号，是在已经知道一个可用设备号的时候使用，而程序员在编写程序之前大多并知道设备号是否可用，或者现在可用，不能确保在系统升级时候次设备还是可用的
所以linux社区极力推荐使用动态分配，它会去寻找可用的设备号，而不会产生冲突。在次设备卸载的时候需要释放次设备号。

3、一个没有作用的字符设备驱动

1. #include <linux/init.h>   
2. #include <linux/module.h>   
3. #include <linux/types.h>   
4. #include <linux/fs.h>   
5.   
6. #define SIMPLE_DEBUG 1   
7. #define DEV_COUNT 2   
8. #define SIMPLE_NAME "simple_char"   
9.   
10. static int simple_major = 108;   
11. static int simple_minor = 0;   
12.   
13. static __init int simple_init(void)   
14. {   
15.     dev_t dev;   
16.     int err;   
17. #if SIMPLE_DEBUG   
18.     printk(KERN_INFO "In %s\n", __func__);   
19. #endif   
20.     dev = MKDEV(simple_major, simple_minor); //求取设备号  
21.     if(dev > 0)//设备号有效  
22.     {   
23. #if SIMPLE_DEBUG   
24.         printk(KERN_INFO "try to register static char dev  %d \n", dev);   
25. #endif   
26.         err = register_chrdev_region(dev,DEV_COUNT, SIMPLE_NAME); //静态分配设备号  
27.         if(err < 0) //静态分配出错 尝试使用动态分配  
28.         {   
29.             printk(KERN_WARNING "register static char dev error\n");   
30.             err = alloc_chrdev_region(&dev, 0, DEV_COUNT, SIMPLE_NAME); //动态分配设备号  
31.             if(err < 0)   
32.             {   
33.                 printk(KERN_ERR "register char dev error in line %d\n",__LINE__);   
34.                 goto error;   
35.             }   
36.             else  
37.             {   
38.                 simple_major = MAJOR(dev);//重新计算主设备号  
39.                 simple_minor = MINOR(dev);//重新计算此设备号  
40.             }   
41.                
42.         }   
43.         else{   
44.            
45.         }   
46.     }   
47.     else //设备号无效使用动态分配  
48.     {    
49. #if SIMPLE_DEBUG   
50.         printk(KERN_INFO "try to register alloc char dev  \n");   
51. #endif   
52.         err = alloc_chrdev_region(&dev, 0, DEV_COUNT, SIMPLE_NAME);   
53.         if(err < 0)   
54.         {   
55.             printk(KERN_ERR "register char dev error in line %d\n\n",__LINE__);   
56.             goto error;   
57.         }   
58.         else  
59.         {   
60.             simple_major = MAJOR(dev);   
61.             simple_minor = MINOR(dev);   
62.         }   
63.   
64.     }   
65.   
66. #if SIMPLE_DEBUG   
67.     printk(KERN_INFO "register char dev success major = %d minor = %d \n", simple_major, simple_minor);   
68. #endif   
69.   
70. error:   
71.     return err;   
72. }   
73.   
74. static __exit void simple_exit(void)   
75. {   
76.     dev_t dev;   
77. #if SIMPLE_DEBUG   
78.     printk(KERN_INFO "In %s\n", __func__);   
79. #endif   
80.     dev = MKDEV(simple_major, simple_minor);   
81.     unregister_chrdev_region(dev, DEV_COUNT); //释放设备号  
82. }   
83.   
84. module_init(simple_init);   
85. module_exit(simple_exit);   
86.   
87. MODULE_LICENSE("GPL");   
88. MODULE_AUTHOR("kai_zhang([e-mail])");   
89. MODULE_DESCRIPTION("simple char driver!");  

这里只在模块初始化的时候去分配设备号，在模块注销的时候去释放次驱动拥有的设备号
在函数里边我们看到用到了在应用编程里边声名狼藉的goto函数，在linux驱动编程时 goto 函数可以让我们的编程更加有条理性，在出现错误时候能更快的去处理。
如果在调用函数检查返回者都去做错误处理则模块函数就显得臃肿，庞大。所以还是建议合理使用goto函数的。
加载次模块后 
运行 $cat /proc/devices可以看到 simple_char 的设备以及主设备号。

这里我们看到原来假设的主设备号是不可用的，所以使用的动态分配设备号，由此我们申请到主设备号为249，我们可以在上边添加我们的设备，具体操作下一节会讲到。呵呵留点悬念先。