Linux 字符设备

背景摘要：之前在“spi子系统代码走读”章节中的spi驱动时，有如下几个函数：register_chrdev(),class_create(),device_create()，本节我来详细说明一下他们的作用。

一、注册设备节点

参考：百度“register_chrdev” 百度“register_chrdev register_chrdev_region”

int register_chrdev (unsigned int major, const  char *name, struct file_operations*fops);

第一个参数是主设备号，0代表动态分配，如#define SPIDEV_MAJOR 153，这里spi的主设备号是153。（对于已完成注册的设备，用cat /proc/devices可以查询到）

第二个参数是设备的名字。

第三个参数是文件操作指针。

每个设备文件对应有两个设备号：一个是主设备号，标识该设备的种类，也标识了该设备所使用的驱动程序；另一个是次设备号，标识使用同一设备驱动程序的不同硬件设备。设备文件的主设备号（device_create()时）必须与设备驱动程序在登录该设备时申请的主设备号（register_chrdev()时）一致，否则用户进程将无法访问到设备驱动程序。

注意：除了register_chrdev()函数，在2.6的内核之后，新增了一个register_chrdev_region()函数，同时也保留了原有的register_chrdev()函数。

register_chrdev()调用了__register_chrdev_region()，并强制指定了起始次设备号为0，256个，把一个主设备号下的所有次设备号都申请光了；同时它还封装了cdev_init()和 cdev_add()，倒是很省事。这种方式每一个主设备号只能存放一种设备，它们使用相同的 file_operation 结构体，也就是说内核最多支持 256 个字符设备驱动程序。模块卸载时，register_chrdev()对应需要调用unregister_chrdev()注销字符设备。

register_chrdev_region也调用了__register_chrdev_region()，但是次设备号可以根据自己需要进行申请；同时我们需要手动 cdev_init()，cdev_add()。这种方式支持将同一个主设备号下的次设备号进行分段，每一段供给一个字符设备驱动程序使用，使得资源利用率大大提升。模块卸载时，register_chrdev_region()对应需要调用unregister_chrdev_region()释放原先申请的设备号；cdev_init()，cdev_add()对应需要调用cdev_del()来释放cdev占用的内存。

但是，在 2.6 的内核中这两种方法都会调用到 __register_chrdev_region 函数。

用法：

#if old
    major = register_chrdev(0, "hello", &hello_fops);
#else
    if(major==0)
    {
        alloc_chrdev_region(&devid, 0, 2, "hello");
        major = MAJOR(devid);
    }
    else
    {
        devid = MKDEV(major, 0);
            register_chrdev_region(devid, 2, "hello");
    }

    cdev_init(&hello_cdev, &hello_fops);
    cdev_add(&hello_cdev, devid, 2);
#endif

实例：1.2.2 使用register_chrdev注册字符设备 字符设备之register_chrdev与register_chrdev_region

二、创建设备节点

参考：class_create(),device_create自动创建设备文件结点 一步一步学习 Linux 驱动之自动创建设备节点

刚开始学习驱动的时候，每次都需要mknod /dev/timer c 500 0 这样手动去创建一个设备节点。实际上Linux内核提供一组函数，可以用来在驱动模块加载的时候自动在/dev目录下创建相应的设备节点（my_device），并在卸载模块时删除该节点（my_device）。

class_create（owner, name）和class_destroy(struct class *cls);配对使用

device_create（struct class *class, struct device *parent,dev_t devt, void *drvdata, const char *fmt, ...）和device_destroy(struct class *class,dev_t devt)配对使用

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(…)函数，可以用它来创建一个类，这个类存放于sysfs下面，一旦创建好了这个类，再调用device_create(…)函数来在/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(…)函数，去/sysfs下寻找对应的类从而创建设备节点。

注意：在2.6较早的内核版本中，device_create()函数名称不同，是class_device_create()。

实例：一步一步学习 Linux 驱动之自动创建设备节点 字符设备之register_chrdev与register_chrdev_region