主设备号 次设备号 详解

一个字符设备或者块设备都有一个主设备号和次设备号。主设备号和次设备号统称为设
备号。主设备号用来表示一个特定的驱动程序。次设备号用来表示使用该驱动程序的各
设备。例如一个嵌入式系统，有两个LED指示灯，LED灯需要独立的打开或者关闭。那么
，可以写一个LED灯的字符设备驱动程序，可以将其主设备号注册成5号设备，次设备号
分别为1和2。这里，次设备号就分别表示两个LED灯。
1．主设备号和次设备号的表示
在Linux内核中，dev_t类型用来表示设备号。在Linux 2.6.29.4中，dev_t定义为一个
无符号长整型变量，如下：typedef u_long dev_t;
u_long在32位机中是4个字节，在64位机中是8字节。以32位机为例，其中高12表示主设备号，低20为表示次设备号，如图6.1所示。
2．主设备号和次设备号的获取
为了写出可移植的驱动程序，不能假定主设备号和次设备号的位数。不同的机型中，主
设备号和次设备号的位数可能是不同的。应该使用MAJOR宏得到主设备号，使用MINOR宏来得到次设备号。下面是两个宏的定义：
#define MINORBITS   20                                  /*次设备号位数*/
#define MINORMASK   ((1U << MINORBITS) - 1)             /*次设备号掩码*/
#define MAJOR(dev)  ((unsigned int) ((dev) >> MINORBITS))
/*dev右移20位得到主设备号*/ 
#define MINOR(dev)((unsigned int) ((dev) & MINORMASK))
   /*与次设备掩码与，得到次设备号*/
MAJOR宏将dev_t向右移动20位，得到主设备号；MINOR宏将dev_t的高12位清零，得到次
设备号。相反，可以将主设备号和次设备号转换为设备号类型（dev_t），使用宏
MKDEV可以完成这个功能。#define MKDEV(ma,mi) (((ma) << MINORBITS) | (mi))  
MKDEV宏将主设备号（ma）左移20位，然后与次设备号（mi）相与，得到设备号。
3．静态分配设备号
静态分配设备号，就是驱动程序开发者，静态地指定一个设备号。对于一部分常用的设
备，内核开发者已经为其分配了设备号。这些设备号可以在内核源码documentation/
devices.txt文件中找到。如果只有开发者自己使用这些设备驱动程序，那么其可以选
择一个尚未使用的设备号。在不添加新硬件的时候，这种方式不会产生设备号冲突。但
是当添加新硬件时，则很可能造成设备号冲突，影响设备的使用。
4．动态分配设备号
由于静态分配设备号存在冲突的问题，所以内核社区建议开发者使用动态分配设备号的
方法。动态分配设备号的函数是alloc_chrdev_region()。
5．查看设备号
当静态分配设备号时，需要查看系统中已经存在的设备号，从而决定使用哪个新设备号
。可以读取/proc/devices文件获得设备的设备号。/proc/devices文件包含字符设备和
块设备的设备号，如下所示。[root@tom /]# cat /proc/devices /*cat命令查看
/proc/devices文件的内容*/  Character devices:                  /*字符设备*/
1 mem    4 /dev/vc/0    7 vcs    13 input    14 sound    21 sg  Block
devices:  /*块设备*/    1 ramdisk    2 fd    8 sd    253  device-mapper    254 mdp  　
3. 6.1.3 申请和释放设备号
　内核维护着一个特殊的数据结构，用来存放设备号与设备的关系。在安装设备时，应该
给设备申请一个设备号，使系统可以明确设备对应的设备号。设备驱动程序中的很多功
能，是通过设备号来操作设备的。下面，首先对申请设备号进行简述。
1．申请设备号
在构建字符设备之前，首先要向系统申请一个或者多个设备号。完成该工作的函数是
register_chrdev_region()，该函数在中定义：
int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name)；
其中，from是要分配的设备号范围的起始值。一般只提供from的主设备号，from的次设
备号通常被设置成0。count是需要申请的连续设备号的个数。最后name是和该范围编号
关联的设备名称，该名称不能超过64字节。
和大多数内核函数一样，register_chrdev_region()函数成功时返回0。错误时，返回
一个负的错误码，并且不能为字符设备分配设备号。下面是一个例子代码，其申请了
CS5535_GPIO_COUNT个设备号。retval = register_chrdev_region(dev_id,
CS5535_GPIO_COUNT,NAME);
在Linux中有非常多的字符设备，在人为的为字符设备分配设备号时，很可能发生冲突
。Linux内核开发者一直在努力将设备号变为动态的。可以使用
alloc_chrdev_region()函数达到这个目的。
int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor,unsigned count, const char *name)
在上面的函数中，dev作为输出参数，在函数成功返回后将保存已经分配的设备号。函
数有可能申请一段连续的设备号，这是dev返回第一个设备号。baseminor表示要申请的
第一个次设备号，其通常设为0。count和name与register_chrdev_region()函数的对应
参数一样。count表示要申请的连续设备号个数，name表示设备的名字。下面是一个例
子代码，其申请了CS5535_GPIO_COUNT个设备号。retval =
alloc_chrdev_region(&dev_id, 0, CS5535_GPIO_COUNT, NAME);
2．释放设备号
使用上面两种方式申请的设备号，都应该在不使用设备时，释放设备号。设备号的释放
统一使用下面的函数：void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsignedcount);
在上面这个函数中，from表示要释放的设备号，count表示从from开始要释放的设备号
个数。通常，在模块的卸载函数中调用unregister_chrdev_region()函数。