Linux——驱动——杂项设备

2024-08-24 17:20
文章标签 linux 驱动 设备 杂项

本文主要是介绍Linux——驱动——杂项设备,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

一、杂项设备驱动

1、概念

     杂项设备(Miscellaneous Devices)在Linux内核中是一种特殊的设备类型,用于表示那些不适合被归类为其他标准设备类型的设备。这些设备通常具有不规则的特性和非标准的通信协议或接口。

2、操作流程

杂项设备注册过程

  1. 寻找未使用的次设备号(可选):
    • 当注册杂项设备时,如果调用者没有指定次设备号(即指定为MISC_DYNAMIC_MINOR),内核将自动在misc_minors数组中查找一个未使用的次设备号。这个数组用于跟踪哪些次设备号已经被占用。
    • 如果指定了次设备号,内核将检查该次设备号是否已被占用。
  2. 将新的杂项设备挂在misc_list链表中
    • 一旦找到了可用的次设备号(或者如果次设备号已经被指定且可用),内核就会将新的杂项设备添加到全局的misc_list链表中。这个链表包含了所有已注册的杂项设备。
  3. 新建设备
    • 内核会为新注册的杂项设备在/dev目录下创建一个设备节点(除非使用udev等动态设备管理系统)。设备节点的名称通常基于设备的名称或驱动程序提供的其他信息。
    • 设备的主设备号固定为10,次设备号是新分配的或指定的那个。

杂项设备调用过程

(1)应用程序打开杂项设备节点:

用户空间的应用程序通过标准的系统调用(如open())打开/dev目录下的杂项设备节点。

(2)内核识别杂项设备:

open()系统调用到达内核时,内核会根据设备的主设备号(10)识别出这是一个杂项设备

(3)调用杂项设备的misc_open(实际上是fops->open):

内核并不直接调用misc_open函数(因为这样的函数并不存在)。相反,它会根据杂项设备在misc_list链表中注册时提供的fops(即file_operations结构体)中的open函数指针来调用相应的打开函数。

这里的fops是设备操作函数集,包含了openreadwriterelease等函数指针,分别对应于用户空间程序对设备的打开、读取、写入和关闭等操作。

(4)在misc_list链表中找出设备(实际上是通过次设备号进行匹配):

虽然这里提到了在misc_list链表中找出设备,但实际上这个过程是在内核内部完成的,通常是通过inode结构体的i_rdev字段(它包含了设备的主设备号和次设备号)来匹配并找到对应的杂项设备。

(5)将设备的fops赋值给文件结构体struct file *file

一旦找到了对应的杂项设备,内核就会将该设备的fops(即设备操作函数集)赋值给表示打开文件的struct file结构体中的f_op字段。这样,后续的用户空间操作(如读取、写入)就会通过这个f_op指针来调用相应的设备操作函数。

二、相关函数介绍

misc的结构体

1、注册杂项设备

int misc_register(struct miscdevice *misc);

功能
该函数用于向内核注册一个杂项设备。注册成功后,该设备将在/dev目录下创建相应的设备节点,用户空间程序可以通过标准的文件操作接口来访问该设备。

参数

  • struct miscdevice *misc:指向杂项设备结构体的指针,该结构体包含了设备的次设备号、名称、操作函数指针等信息。

返回值

  • 成功时返回0。
  • 失败时返回负的errno代码,表示注册过程中发生的错误。

注意

  • 杂项设备的主设备号是固定的(通常为10),次设备号可以指定,但也可以设置为MISC_DYNAMIC_MINOR,让内核自动分配次设备号。
  • 在注册杂项设备时,需要填写struct miscdevice结构体中的各个字段,特别是操作函数指针fops,它指向一个包含设备操作函数的struct file_operations结构体。

函数源代码

static int __init misc_init(void)
{   int err;   
#ifdef CONFIG_PROC_FS   /*创建一个proc入口项*/  proc_create("misc", 0, NULL, &misc_proc_fops);                   
#endif   /*在/sys/class/目录下创建一个名为misc的类*/  misc_class = class_create(THIS_MODULE, "misc");   err = PTR_ERR(misc_class);   if (IS_ERR(misc_class))   goto fail_remove;   err = -EIO;  /*注册设备,其中设备的主设备号为MISC_MAJOR,为10。设备名为misc,misc_fops是操作函数的集合*/   if (register_chrdev(MISC_MAJOR,"misc",&misc_fops))   goto fail_printk;   return 0;   fail_printk:   printk("unable to get major %d for misc devices/n", MISC_MAJOR);   class_destroy(misc_class);   
fail_remove:   remove_proc_entry("misc", NULL);   return err;   
} 
/*misc作为一个子系统被注册到linux内核中,系统开机后会自动调用misc_init*/  
subsys_initcall(misc_init);   

2、注销杂项设备

函数原型

int misc_deregister(struct miscdevice *misc);

功能
该函数用于注销之前使用misc_register()成功注册的杂项设备。注销后,该设备在/dev目录下的设备节点将被删除,用户空间程序将无法再通过该文件节点访问该设备。

参数

  • struct miscdevice *misc:指向要注销的杂项设备结构体的指针。

返回值

  • 成功时返回0。
  • 失败时返回负的errno代码,表示注销过程中发生的错误。

注意

  • 在注销杂项设备之前,应确保没有用户空间程序正在使用该设备,以避免出现数据丢失或系统不稳定的情况。
  • 注销杂项设备是驱动模块卸载过程中的一个重要步骤,它确保了系统资源的正确释放和设备的正确关闭。

 函数源代码

int misc_deregister(struct miscdevice *misc)
{int i = misc->minor;//取得设备此设备号if (list_empty(&misc->list))return -EINVAL;mutex_lock(&misc_mtx);list_del(&misc->list);//将misc从misc_list链表中取出device_destroy(misc_class, MKDEV(MISC_MAJOR, misc->minor));//将/dev目录下的相应设备清除if (i < DYNAMIC_MINORS && i>0) {misc_minors[i>>3] &= ~(1 << (misc->minor & 7));//位图相应为置0}mutex_unlock(&misc_mtx);return 0;
}

三,具体实现

(1)设置结构体

(2)注册以及错误处理

(3)关于错误返回值

(4)代码

#include <linux/init.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/module.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/string.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <asm-generic/errno-base.h>#define DEV_NAME "led"
#define GPBCON 0x56000010
#define GPBDAT 0x56000014static volatile unsigned long * gpbcon;
static volatile unsigned long * gpbdat;static void init_led(void)						
{// 配置GPB5引脚功能为输出*gpbcon &= ~(0xff << 10);*gpbcon |= (0x55 << 10);// 将GPB5引脚电平置高*gpbdat |= (0xf << 5);
}static void led_on(void)
{// 将GPB5引脚电平置低*gpbdat &= ~(0xf << 5);
}static void led_off(void)
{// 将GPB5引脚电平置高*gpbdat |= (0xf << 5);
}static int open (struct inode * inode, struct file * file)
{init_led();printk("led open ...\n");return 0;
}static ssize_t read (struct file * file, char __user * buf, size_t len, loff_t * offset)
{//copy_to_user(buf, data, len);printk("led read ...\n");return 0;
}static ssize_t write (struct file * file, const char __user * buf, size_t len, loff_t * offset)
{unsigned char data[12] = {0};size_t len_cp = sizeof(data) < len ? sizeof(data) : len;copy_from_user(data, buf, len_cp);if(!strcmp(data, "ledon"))led_on();else if(!strcmp(data, "ledoff"))led_off();elsereturn -EINVAL;printk("led write ...\n");return len_cp;
}static int close (struct inode * inode, struct file * file)
{printk("led close ...\n");return 0;
}static struct file_operations fops = 
{.owner = THIS_MODULE,.open = open,.read = read,.write = write,.release = close
};static struct miscdevice misc = 
{.minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,.name = DEV_NAME,.fops = &fops
};static int __init led_init(void)
{int ret = misc_register(&misc);if(ret < 0)goto err_misc_register;gpbcon = ioremap(GPBCON, sizeof(*gpbcon));gpbdat = ioremap(GPBDAT, sizeof(*gpbdat));printk("led_init  ...\n");return ret;err_misc_register:misc_deregister(&misc);printk("led misc_register failed\n");	return ret;
}static void __exit led_exit(void)
{iounmap(gpbcon);iounmap(gpbdat);misc_deregister(&misc);printk("led_exit  ###############################\n");
}module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

小tips:

这篇关于Linux——驱动——杂项设备的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1103119

相关文章

Linux虚拟机不显示IP地址的解决方法(亲测有效)

《Linux虚拟机不显示IP地址的解决方法(亲测有效)》本文主要介绍了通过VMware新装的Linux系统没有IP地址的解决方法,主要步骤包括:关闭虚拟机、打开VM虚拟网络编辑器、还原VMnet8或修... 目录前言步骤0.问题情况1.关闭虚拟机2.China编程打开VM虚拟网络编辑器3.1 方法一:点击还原VM

Linux搭建Mysql主从同步的教程

《Linux搭建Mysql主从同步的教程》:本文主要介绍Linux搭建Mysql主从同步的教程,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录linux搭建mysql主从同步1.启动mysql服务2.修改Mysql主库配置文件/etc/my.cnf3.重启主库my

Linux系统之authconfig命令的使用解读

《Linux系统之authconfig命令的使用解读》authconfig是一个用于配置Linux系统身份验证和账户管理设置的命令行工具,主要用于RedHat系列的Linux发行版,它提供了一系列选项... 目录linux authconfig命令的使用基本语法常用选项示例总结Linux authconfi

jdk21下载、安装详细教程(Windows、Linux、macOS)

《jdk21下载、安装详细教程(Windows、Linux、macOS)》本文介绍了OpenJDK21的下载地址和安装步骤,包括Windows、Linux和macOS平台,下载后解压并设置环境变量,最... 目录1、官网2、下载openjdk3、安装4、验证1、官网官网地址:OpenJDK下载地址:Ar

linux本机进程间通信之UDS详解

《linux本机进程间通信之UDS详解》文章介绍了Unix域套接字(UDS)的使用方法,这是一种在同一台主机上不同进程间通信的方式,UDS支持三种套接字类型:SOCK_STREAM、SOCK_DGRA... 目录基础概念本机进程间通信socket实现AF_INET数据收发示意图AF_Unix数据收发流程图A

linux环境openssl、openssh升级流程

《linux环境openssl、openssh升级流程》该文章详细介绍了在Ubuntu22.04系统上升级OpenSSL和OpenSSH的方法,首先,升级OpenSSL的步骤包括下载最新版本、安装编译... 目录一.升级openssl1.官网下载最新版openssl2.安装编译环境3.下载后解压安装4.备份

linux打包解压命令方式

《linux打包解压命令方式》文章介绍了Linux系统中常用的打包和解压命令,包括tar和zip,使用tar命令可以创建和解压tar格式的归档文件,使用zip命令可以创建和解压zip格式的压缩文件,每... 目录Lijavascriptnux 打包和解压命令打包命令解压命令总结linux 打包和解压命令打

linux如何复制文件夹并重命名

《linux如何复制文件夹并重命名》在Linux系统中,复制文件夹并重命名可以通过使用“cp”和“mv”命令来实现,使用“cp-r”命令可以递归复制整个文件夹及其子文件夹和文件,而使用“mv”命令可以... 目录linux复制文件夹并重命名我们需要使用“cp”命令来复制文件夹我们还可以结合使用“mv”命令总

Linux使用cut进行文本提取的操作方法

《Linux使用cut进行文本提取的操作方法》Linux中的cut命令是一个命令行实用程序,用于从文件或标准输入中提取文本行的部分,本文给大家介绍了Linux使用cut进行文本提取的操作方法,文中有详... 目录简介基础语法常用选项范围选择示例用法-f:字段选择-d:分隔符-c:字符选择-b:字节选择--c

Linux使用nload监控网络流量的方法

《Linux使用nload监控网络流量的方法》Linux中的nload命令是一个用于实时监控网络流量的工具,它提供了传入和传出流量的可视化表示,帮助用户一目了然地了解网络活动,本文给大家介绍了Linu... 目录简介安装示例用法基础用法指定网络接口限制显示特定流量类型指定刷新率设置流量速率的显示单位监控多个