Linux三大设备驱动

字符设备：IO的传输过程是以字符为单位的，没有缓冲。比如I2C,SPI都是字符设备。
块设备：IO的传输过程是以块为单位的。跟存储相关的，都属于块设备，比如TF卡。
网络设备：与前两个不一样，是以socket套接字来访问的。

杂项设备（misc device）

1、 本小节讲述的杂项设备是属于字符设备的一种。可以自动生成设备节点。
　　我们的系统中有许多杂项设备，可以输入cat /proc/misc来查看。

2、杂项设备除了比字符设备代码简单，还有什么区别？
　　杂项设备的主设备号是相同的，均为10，次设备号是不同的。主设备号相同就可以节省内核的资源。

3、主设备号和次设备号是什么？
　　设备号包括主设备号和次设备号，主设备号在Linux系统里是唯一的，次设备号不一定唯一。
　　设备号是计算机识别设备的一种方式，主设备号相同的就被视作为同一类设备。
　　主设备号可以比作成电话号码的区号，比如北京的区号是010.
　　次设备号可以比作电话号码。
　　主设备号可以通过命令cat /proc/devices来查看。

4、杂项设备的描述
定义在内核源码路径：include/linux/miscdevice.h

struct miscdevice  {
    int minor;//次设备号
    const char *name;//设备节点名字
    const struct file_operations *fops;//文件操作集
    struct list_head list;
    struct device *parent;
    struct device *this_device;
    const char *nodename;
    mode_t mode;
};

include/linux/fs.h讲述了文件操作集的结构体file_operations定义

struct file_operations {
    struct module *owner;
    loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);
    ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
    ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);
    ssize_t (*aio_read) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t);
    ssize_t (*aio_write) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t);
    int (*readdir) (struct file *, void *, filldir_t);
    unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);
    long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
    long (*compat_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
    int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);
    int (*open) (struct inode *, struct file *);
    int (*flush) (struct file *, fl_owner_t id);
    int (*release) (struct inode *, struct file *);
    int (*fsync) (struct file *, loff_t, loff_t, int datasync);
    int (*aio_fsync) (struct kiocb *, int datasync);
    int (*fasync) (int, struct file *, int);
    int (*lock) (struct file *, int, struct file_lock *);
    ssize_t (*sendpage) (struct file *, struct page *, int, size_t, loff_t *, int);
    unsigned long (*get_unmapped_area)(struct file *, unsigned long, unsigned long, unsigned long, unsigned long);
    int (*check_flags)(int);
    int (*flock) (struct file *, int, struct file_lock *);
    ssize_t (*splice_write)(struct pipe_inode_info *, struct file *, loff_t *, size_t, unsigned int);
    ssize_t (*splice_read)(struct file *, loff_t *, struct pipe_inode_info *, size_t, unsigned int);
    int (*setlease)(struct file *, long, struct file_lock **);
    long (*fallocate)(struct file *file, int mode, loff_t offset,
              loff_t len);
};

里面的一个结构体成员都要对应一个调用。

extern int misc_register(struct miscdevice * misc);//注册杂项设备
extern int misc_deregister(struct miscdevice *misc);//注销杂项设备

5、注册杂项设备的流程
　　（1）填充miscdevice这个结构体。
　　（2）填充file_operations这个结构体。
　　（3）注册杂项设备并生成设备节点。

杂项设备注册实践

按照5中讲述的注册杂项设备的流程实现代码misc.c

#include<linux/init.h>
#include<linux/module.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/fs.h>

struct file_operations  misc_fops =
{
    .owner = THIS_MODULE
};

struct miscdevice misc_dev = {
    .minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,
    .name = "hello_misc",
    .fops = &misc_fops
};

static int misc_init(void)
{
    int ret;
    ret = misc_register(&misc_dev);//注册
    if (ret<0)
    {
        printk("misc_register is error\n");
        return -1;
    }
    printk("misc_register is successful\n");
    return 0;
}
static void misc_exit(void)
{
    misc_deregister(&misc_dev);//卸载
    printk("bye bye misc\n");
    return;
}

module_init(misc_init);
module_exit(misc_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

使用如下的Makefile，编译成外部模块(不和内核一起编译)

# -m 的意思是把我们的驱动编译成模块，后面接文件名.o
obj-m += misc.o
KDIR:=/test/doc/x3399/x3399_linux_new/kernel/
#获取当前目录的变量
PWD?=$(shell pwd)
#make 会进入内核源码的路径，然后把当前路径下的代码编译成模块
#make 指令前面必须按tab，不能用4个空格代替
all:
	make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules

使用如下的自动编译脚本

export ARCH=arm64
export CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-
make

编译成功后，加载模块到板子上
insmod misc.ko

查看现象，ls /dev/路径下有hello_misc

这样，一个最简单的杂项设备就完成了。