i.MX6ULL终结者字符设备驱动设备号

Linux的设备管理是和文件系统紧密结合的，各种设备都以文件的形式存放在/dev目录下，称为设备文件。应用程序可以打开、关闭和读写这些设备文件，完成对设备的操作，就像操作普通的数据文件一样。为了管理这些设备，系统为设备编了号，每个设备号又分为主设备号和次设备号。主设备号用来区分不同类型的设备，而次设备号用来区分同一类型的多个设备。

1 设备号的组成

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个设备。Linux提供了一个名为dev_t的数据类型表示设备号，dev_t定义在文件include/linux/types.h 里面，定义如下：

typedef __u32 __kernel_dev_t;
typedef __kernel_dev_t dev_t; 

dev_t是个32位的变量，其中12位用来表示主设备号，20位用来表示次设备号。因此Linux系统中主设备号范围为0~4095，所以大家在选择主设备号的时候一定不要超过这个范围。在文件include/linux/kdev_t.h中提供了几个操作设备号的宏定义，如下所示：

6 #define MINORBITS 20 
7 #define MINORMASK ((1U << MINORBITS) - 1) 
8 
9 #define MAJOR(dev) ((unsigned int) ((dev) >> MINORBITS)) 
10 #define MINOR(dev) ((unsigned int) ((dev) & MINORMASK)) 
11 #define MKDEV(ma,mi) (((ma) << MINORBITS) | (mi))

第 6 行，宏MINORBITS 表示次设备号位数，一共20位。
第 7 行，宏MINORMASK表示次设备号掩码。
第 9 行，宏MAJOR用于从dev_t中获取主设备号，将dev_t右移20位即可。
第 10 行，宏MINOR用于从dev_t中获取次设备号，取dev_t的低20位的值即可。
第 11 行，宏MKDEV用于将给定的主设备号和次设备号的值组合成dev_t类型的设备号。

2 设备号的分配

1、静态分配设备号
静态分配设备号，就是驱动程序开发者通过静态指定一个设备号。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。使用“cat /proc/devices”命令即可查看当前系统中所有已经使用了的主设备号，如图 2.1所示：

图 2.1

上图中第一列就是每种设备的主设备号（我这里直接截图了其中的一部分，大家有兴趣，可以在开发板的调试串口输入相应的命令查看所有设备的设备号）。
2、动态分配设备号
由于静态分配设备号可能存在冲突问题，因此建议使用动态分配设备号。在注册字符设备之前先申请一个设备号，系统会自动给你一个没有被使用的设备号，这样就避免了冲突。卸载驱动的时候释放掉这个设备号即可，设备号的申请函数如下：

int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count, const char *name)

dev：保存申请到的设备号。
baseminor：次设备号起始地址，alloc_chrdev_region 可以申请一段连续的多个设备号，这些设备号的主设备号一样，但是次设备号不同，次设备号以baseminor为起始地址地址开始递增。一般baseminor为0，也就是说次设备号从0开始。
count：要申请的设备号数量。
name：设备名字。
注销字符设备之后要释放掉设备号，设备号释放函数如下：
void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count)
from：要释放的设备号。
count：表示从from开始，要释放的设备号数量。