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
- 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。
- 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
- 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。
- 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
- 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。
- 内核会为新注册的杂项设备在
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：
当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open、read、write、release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！
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