18 linux字符设备驱动之设备号

设备驱动通常是给用户进程来调用的， 但用户进程通过什么来调用驱动？
最常用的是设备驱动里实现字符设备驱动，　实现后在”/dev”目录里提供一个设备文件，　然后用户进程就可以通过操作设备文件来调用驱动.

如pc上的uart设备文件:
crw-rw—- 1 root dialout 4, 64 Jun 8 09:20 /dev/ttyS0
crw-rw—- 1 root dialout 4, 65 Jun 8 09:20 /dev/ttyS1
crw-rw—- 1 root dialout 4, 66 Jun 8 09:20 /dev/ttyS2
crw-rw—- 1 root dialout 4, 67 Jun 8 09:20 /dev/ttyS3

第一个字符’c’表示字符设备文件，也就是此设备文件对应着一个字符设备驱动.
设备文件名字不重要，不管改成什么名字，功能还是可以用的.

设备文件的设备号才是最重要的.设备号由主设备号和次设备号组成.
如ttyS0的主设备号是4, 次设备号是64.
主设备号通常表示一个字符设备驱动，　上面4个uart设备它们驱动方法应是一样的，可以共用一个驱动。
在驱动里可通过次设备号来区分不同的硬件接口.

设备驱动里在初始化时也需指定使用哪些设备号。当用户进程操作设备文件时，内核会根据设备文件的设备号找到对应的设备驱动，从而让用户进程通过内核与设备驱动建立联系，实现调用驱动里实现的功能.

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设备号很重要，在系统里是不可以重用的资源。注意是设备号不能重用，但主设备号可不可以重用?

在linux内核里用类型”dev_t”来表示一个设备号. 其实就是一个unsigned int.

dev_t类型有32位数，　其中高12位用于存放主设备号，低20位用于存放次设备号.
在”include/linux/kdev_t.h”里有提供设备号的操作宏:

#define MINORBITS   20
#define MINORMASK   ((1U << MINORBITS) - 1)

#define MAJOR(dev)  ((unsigned int) ((dev) >> MINORBITS))
#define MINOR(dev)  ((unsigned int) ((dev) & MINORMASK))
#define MKDEV(ma,mi)    (((ma) << MINORBITS) | (mi))

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设备号使用前需要向内核申请，使用完后需返还内核。

#include <linux/fs.h>    

//静态：申请指定的设备号, from指设备号(需已指定主设备和次设备号), count指使用该驱动有多少个设备(次设备号), name设备名(用于查看用, 长度不能超过64字节   )
int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name);


//动态申请设备号, 由内核分配没有使用的主设备号, 分配好的设备号存在dev(不需初始化), baseminor指次设备号从多少开始, count指设备个数， name设备名 
int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count,
            const char *name)

//释放设备号, from指设备号， count指设备数
void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count)

//可通过”cat /proc/devices”查看系统里主设备号的使用状况
//也可在内核源码的documentations/devices.txt可查看设备号的保留用途.

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测试代码:

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

    #define MYMA  1234
    #define MYMI  3344
    #define COUNT    3

    dev_t devid; //用于存放设备号 
    static int __init test_init(void)
    {
        int ret;

        devid = MKDEV(MYMA, MYMI); //生成一个设备号
        ret = register_chrdev_region(devid, COUNT, "mydev");
        if (ret < 0)
            goto err0;

        //执行到这里，则有三个设备号(1234,3344), (1234, 3345), (1234, 3346)
        return 0;
    err0:
        return ret;
    }

    static void __exit test_exit(void)
    {
        //使用完后需回收设备号
        unregister_chrdev_region(devid, COUNT);
    }

    module_init(test_init);
    module_exit(test_exit);

    MODULE_LICENSE("GPL");

编译后加载模块后 :
cat /proc/devices
... 
1234 mydev