cdev结构

在Linux2.6内核中一个字符设备用cdev结构来描述,其定义如下:
struct cdev {
        struct kobject kobj;
        struct module *owner;   //所属模块
        const struct file_operations *ops;  
                //文件操作结构,在写驱动时,其结构体内的大部分函数要被实现
        struct list_head list;
        dev_t dev;          //设备号,int 类型,高12位为主设备号,低20位为次设备号
        unsigned int count;
};
可以使用如下宏调用来获得主、次设备号:
MAJOR(dev_t dev)
MINOR(dev_t dev)
MKDEV(int major,int minor) //通过主次设备号来生成dev_t
以上宏调用在内核源码中如此定义:

#define MINORBITS       20
#define MINORMASK       ((1U << MINORBITS) - 1)
        //(1<<20 -1) 此操作后,MINORMASK宏的低20位为1,高12位为0
#define MAJOR(dev)      ((unsigned int) ((dev) >> MINORBITS))
#define MINOR(dev)      ((unsigned int) ((dev) & MINORMASK))
#define MKDEV(ma,mi)    (((ma) << MINORBITS) | (mi))
//摘自:http://lxr.linux.no/linux/include/linux/kdev_t.h#L1
下面一组函数用来对cdev结构体进行操作:
void cdev_init(struct cdev *, const struct file_operations *);
        //初始化,建立cdev和file_operation 之间的连接
struct cdev *cdev_alloc(void);  //动态申请一个cdev内存
void cdev_put(struct cdev *p);   //释放
int cdev_add(struct cdev *, dev_t, unsigned); 
        //注册设备,通常发生在驱动模块的加载函数中
void cdev_del(struct cdev *);//注销设备,通常发生在驱动模块的卸载函数中

在注册时应该先调用:int register_chrdev_region(dev_t from,unsigned count,const char *name)函数为其分配设备号,此函数可用:int alloc_chrdev_region(dev_t *dev,unsigned baseminor,unsigned count,const char *name)函数代替,他们之间的区别在于:register_chrdev_region()用于已知设备号时,另一个用于动态申请,其优点在于不会造成设备号重复的冲突。
在注销之后,应调用:void unregister_chrdev_region(dev_t from,unsigned count)函数释放原先申请的设备号。
他们之间的顺序关系如下:
register_chrdev_region()-->cdev_add()     //此过程在加载模块中
cdev_del()-->unregister_chrdev_region()     //此过程在卸载模块中

转载于:https://www.cnblogs.com/ZJoy/archive/2011/01/09/1931404.html

/* \*file char_dev.c \*brief the source for homework2.3 \* homework2.3: linux kernel code \*author huangzhifu<huangzhifu@tp-link.com.hk> \*version 1.0.0 \*date 08/07/2025 \*history */ #include <linux/module.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/uaccess.h> #include <linux/device.h> #include <linux/cdev.h> #include <linux/slab.h> #include <linux/ctype.h> #define DEVICE_NAME "my_char_dev" #define CLASS_NAME "my_char_class" // 在模块代码中添加模块信息宏 MODULE_INFO(intree, "N"); // 明确声明为out-of-tree模块 MODULE_VERSION("1.0"); MODULE_LICENSE("GPL"); MODULE_AUTHOR("Your Name"); MODULE_DESCRIPTION("Character device driver with uppercase option"); static int cap = 0; module_param(cap, int, S_IRUGO); MODULE_PARM_DESC(cap, "Enable uppercase conversion (1=enable)"); static int major_num; static struct class *char_class = NULL; static struct cdev my_cdev; static ssize_t dev_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *f_pos) { char *kernel_buf; int i; // 分配内核缓冲区(+1用于空字符) kernel_buf = kmalloc(count + 1, GFP_KERNEL); if (!kernel_buf) return -ENOMEM; // 从用户空间复制数据 if (copy_from_user(kernel_buf, buf, count)) { kfree(kernel_buf); return -EFAULT; } kernel_buf[count] = '\0'; // 确保字符串终止 // 大写转换处理 if (cap) { for (i = 0; i < count; i++) kernel_buf[i] = toupper(kernel_buf[i]); } // 打印内核日志(实际使用时建议用print_hex_dump) printk(KERN_INFO "Received %zu bytes: %s\n", count, kernel_buf); kfree(kernel_buf); return count; } static struct file_operations fops = { .owner = THIS_MODULE, .write = dev_write, }; static int __init char_dev_init(void) { dev_t dev_num; // 动态分配设备号 if (alloc_chrdev_region(&dev_num, 0, 1, DEVICE_NAME) < 0) return -1; major_num = MAJOR(dev_num); // 初始化cdev结构 cdev_init(&my_cdev, &fops); my_cdev.owner = THIS_MODULE; // 添加字符设备到系统 if (cdev_add(&my_cdev, dev_num, 1) < 0) { unregister_chrdev_region(dev_num, 1); return -1; } // 创建设备类 char_class = class_create(THIS_MODULE, CLASS_NAME); if (IS_ERR(char_class)) { cdev_del(&my_cdev); unregister_chrdev_region(dev_num, 1); return PTR_ERR(char_class); } // 创建设备节点 device_create(char_class, NULL, dev_num, NULL, DEVICE_NAME); printk(KERN_INFO "Char device loaded (cap=%d)\n", cap); return 0; } static void __exit char_dev_exit(void) { dev_t dev_num = MKDEV(major_num, 0); // 销毁设备节点和类 device_destroy(char_class, dev_num); class_destroy(char_class); // 删除cdev并释放设备号 cdev_del(&my_cdev); unregister_chrdev_region(dev_num, 1); printk(KERN_INFO "Char device unloaded\n"); } module_init(char_dev_init); module_exit(char_dev_exit); 详细解释每一行代码,包括每一行中的参量含义,需要详细具体
08-08
编写一个内核模块,注册为字符设备: 对字符设备进行写操作,内核会将写入该字符设备的内容打印出来 可以正常安装卸载内核模块 内核模块可以带参数,cap=1时输入全转为大写输出 结合上述要求和以下代码,写出这个的实现思路和步骤#include <linux/module.h> #include <linux/kernel.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/cdev.h> #include <linux/device.h> #include <linux/slab.h> #include <linux/uaccess.h> #include <linux/ctype.h> #define DEVICE_NAME "my_char_dev" static int cap = 0; module_param(cap, int, S_IRUGO); MODULE_PARM_DESC(cap, "Convert input to uppercase (1=enable)"); static dev_t dev_num; static struct cdev my_cdev; static struct class *my_class; static struct device *my_device; static ssize_t dev_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *f_pos) { char *kernel_buf; int i; kernel_buf = kmalloc(count + 1, GFP_KERNEL); if (!kernel_buf) return -ENOMEM; if (copy_from_user(kernel_buf, buf, count)) { kfree(kernel_buf); return -EFAULT; } kernel_buf[count] = '\0'; // 大写转换处理 if (cap) { for (i = 0; i < count; i++) { kernel_buf[i] = toupper(kernel_buf[i]); } } printk(KERN_INFO "CharDev: %s\n", kernel_buf); kfree(kernel_buf); return count; } static struct file_operations fops = { .owner = THIS_MODULE, .write = dev_write, }; static int __init char_dev_init(void) { // 动态分配设备号 if (alloc_chrdev_region(&dev_num, 0, 1, DEVICE_NAME) < 0) { return -1; } // 初始化cdev结构 cdev_init(&my_cdev, &fops); my_cdev.owner = THIS_MODULE; // 添加字符设备到系统 if (cdev_add(&my_cdev, dev_num, 1) < 0) { unregister_chrdev_region(dev_num, 1); return -1; } // 创建设备类 my_class = class_create(THIS_MODULE, "my_char_class"); if (IS_ERR(my_class)) { cdev_del(&my_cdev); unregister_chrdev_region(dev_num, 1); return PTR_ERR(my_class); } // 创建设备节点 my_device = device_create(my_class, NULL, dev_num, NULL, DEVICE_NAME); if (IS_ERR(my_device)) { class_destroy(my_class); cdev_del(&my_cdev); unregister_chrdev_region(dev_num, 1); return PTR_ERR(my_device); } printk(KERN_INFO "CharDev module loaded (cap=%d)\n", cap); return 0; } static void __exit char_dev_exit(void) { device_destroy(my_class, dev_num); class_destroy(my_class); cdev_del(&my_cdev); unregister_chrdev_region(dev_num, 1); printk(KERN_INFO "CharDev module unloaded\n"); } module_init(char_dev_init); module_exit(char_dev_exit); MODULE_LICENSE("GPL"); MODULE_AUTHOR("Your Name"); MODULE_DESCRIPTION("Character Device with Case Conversion");
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