自动创建设备节点

自动创建设备节点简介

​ 在嵌入式 Linux 中使用 mdev 来实现设备节点文件的自动创建和删除。

​ udev 是一种工具， 它能够根据系统中的硬件设备的状态动态更新设备文件， 包括设备文件的创建， 删除等。 设备文件通常放在/dev 目录下。 使用 udev 后， 在/dev 目录下就只包含系统中真正存在的设备。 而mdev 是 udev 的简化版本,是 busybox 中所带的程序,最适合用在嵌入式系统,而 udev 一般用在 PC 上的linux 中,相对 mdev 来说要复杂些， 所以在嵌入式 Linux 中使用 mdev 来实现设备节点文件的自动创建和删除。

创建和删除类函数

​ 内核中定义了 struct class 结构体， 顾名思义， 一个 struct class 结构体类型变量对应一个类， 内核同时提供了 class_create 用来创建一个类， 这个类存放于 sysfs 下面， 一旦创建好了这个类， 再调用 device_create来在/dev 目录下创建相应的设备节点。这样， 加载模块的时候， 用户空间中的 udev 会自动响应 device_create，去/sysfs 下寻找对应的类从而创建设备节点。

​ 在 Linux 驱动程序中一般通过 class_create 和 class_destroy 来完成设备节点的创建和删除。 首先要创建一个 class 类结构体， class 结构体定义在 include/linux/device.h 里面。 class_create 是个宏， 宏定义如下：

#define class_create(owner, name) \
({ \
    static struct lock_class_key __key; \
    __class_create(owner, name, &__key); \
})
struct class *__class_create(struct module *owner, const char *name, struct lock_class_key *key)

class_create 一共有两个参数， 参数 owner 一般为 THIS_MODULE， 参数 name 是类名字。 返回值是个指向结构体 class 的指针， 也就是创建的类。

创建类成功会出现在 /sys/class/下

卸载驱动程序的时候需要删除掉类， 类删除函数为 class_destroy， 函数原型如下：

void class_destroy(struct class *cls);

参数 cls 就是要删除的类。

创建设备函数

​ 当使用上节的函数创建完成一个类后， 使用 device_create 函数在这个类下创建一个设备。

​ device_create函数原型如下：

struct device *device_create(
    struct class *class,
	struct device *parent,
	dev_t devt,
	void *drvdata,
	const char *fmt,
    ...
)

device_create 是个可变参数函数， 参数 class 就是设备要创建哪个类下面； 参数 parent 是父设备， 一般为 NULL， 也就是没有父设备； 参数 devt 是设备号； 参数 drvdata 是设备可能会使用的一些数据， 一般为 NULL； 参数 fmt 是设备名字， 如果设置 fmt=xxx 的话， 就会生成/dev/xxx 这个设备文件。 返回值就是创建好的设备。

​ 同样的， 卸载驱动的时候需要删除掉创建的设备， 设备删除函数为 device_destroy， 函数原型如下：

void device_destroy(struct class *class, dev_t devt)

参数 class 是要删除的设备所处的类， 参数 devt 是要删除的设备号。

示例

chrdev.c

#include <linux/init.h>   //包含宏定义的头文件
#include <linux/module.h> //包含初始化加载模块的头文件
#include <linux/kdev_t.h>
#include <linux/fs.h> //包含了文件操作相关 struct 的定义，例如大名鼎鼎的struct file_operations
#include <linux/cdev.h> //对字符设备结构 cdev 以及一系列的操作函数的定义。包含了cdev 结构及相关函数的定义。
#include <linux/device.h> //包含了 device、 class 等结构的定义

#define DEVICE_NUMBER 1        // 次设备号的个数
#define DEVICE_SNAME "schrdev" // 静态注册设备的名称
#define DEVICE_ANAME "achrdev" // 动态注册设备的名称
#define DEVICE_MINOR_NUMBER 0  // 次设备号的起始地址
#define DEVICE_CLASS_NAME "chrdev_class" //类名字
#define DEVICE_NODE_NAME "chrdev_test" //设备节点的名字

static int major_num; // 主设备号
static int minor_num; // 次设备号
static dev_t dev_num; // 设备号

struct cdev cdev; //字符设备
struct class *class; //类
struct device *device; //设备

module_param(major_num, int, S_IRUSR);
module_param(minor_num, int, S_IRUSR);

int chrdev_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    printk("chrdev_open\n");
    return 0;
}

struct file_operations chrdev_ops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = chrdev_open
};



static int hello_init(void)
{
    int ret;
    if (major_num)
    {
        dev_num = MKDEV(major_num, minor_num); // 主设备号和次设备号组成一个 dev_t 设备号
        ret = register_chrdev_region(dev_num, DEVICE_NUMBER, DEVICE_SNAME); //静态分配设备号
        if(ret < 0)
        {
            printk("register_chrdev_region is error\n");
        }
        printk("register_chrdev_region is ok\n");
        printk("major_num = %d\n", major_num);
        printk("minor_num = %d\n", minor_num);
    }
    else
    {
        ret = alloc_chrdev_region(&dev_num, DEVICE_MINOR_NUMBER, DEVICE_NUMBER, DEVICE_ANAME); //动态分配设备号
        if(ret < 0)
        {
            printk("alloc_chrdev_region is error\n");
        }
        printk("alloc_chrdev_region is ok\n");
        major_num = MAJOR(dev_num); //在 dev_t 里面获取我们的主设备号
        minor_num = MINOR(dev_num); //在 dev_t 里面获取我们的次设备号
        printk("major_num = %d\n", major_num);
        printk("minor_num = %d\n", minor_num);
    }
    cdev.owner = THIS_MODULE;
    cdev_init(&cdev, &chrdev_ops); //初始化字符设备
    cdev_add(&cdev, dev_num, DEVICE_NUMBER); //注册字符设备
    class = class_create(THIS_MODULE, DEVICE_CLASS_NAME); //创建类
    device = device_create(class, NULL, dev_num, NULL, DEVICE_NODE_NAME); //在class类下创建设备
    return 0;
}

static void hello_exit(void)
{
    unregister_chrdev_region(MKDEV(major_num, minor_num), DEVICE_NUMBER); //注销设备号
    cdev_del(&cdev); //注销字符设备
    device_destroy(class, dev_num); //注销设备
    class_destroy(class); //删除类
    printk("byby\n");
}

module_init(hello_init); // 驱动模块的入口
module_exit(hello_exit); // 驱动模块的出口

MODULE_LICENSE("GPL"); // 声明模块拥有开源许可证

app.c

#include<stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, const char* argv[])
{
    int fd;
    fd = open("/dev/chrdev_test", O_RDWR);
    if(fd < 0)
    {
        perror("open error\n");
        return -1;
    }
    close(fd);
    return 0;
}

Makefile

obj-m +=chrdev.o
KDIR:=/home/mzx/imx6ull/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga 
PWD?=$(shell pwd)

all:
	make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules