linux的device_node

1.概要

2.内容

在Linux操作系统中,设备节点(device node)是一种特殊类型的文件,通常位于/dev目录下。设备节点是用户空间与内核空间中的设备驱动程序进行交互的接口。它们代表物理设备或虚拟设备,并允许用户空间的程序通过标准的文件操作(如读、写、打开、关闭等)与设备进行通信。

以下是关于Linux设备节点的一些关键点:

1. 设备节点的类型

设备节点主要分为以下几类:

  • 字符设备(Character Devices)
    • 按字符流处理数据,如串口终端、键盘、鼠标等。
    • 通常不需要缓冲区,数据直接传递给设备或从设备读取。
  • 块设备(Block Devices)
    • 按块处理数据,通常用于存储设备,如硬盘、U盘等。
    • 数据传输通过缓冲区进行,以提高效率。
  • 网络设备(Network Devices)
    • 用于网络通信的设备,如以太网接口。
    • 不通过/dev目录中的设备节点进行访问,而是通过套接字接口访问。

2. 设备节点的创建

设备节点通常由系统管理员或设备驱动程序在设备初始化时创建。设备驱动程序会调用内核提供的接口(如mknod系统调用或udev设备管理器)来创建设备节点。

手动创建

可以使用mknod命令手动创建设备节点。例如:

mknod /dev/mychar c 1 5

这将创建一个名为mychar的字符设备节点,主设备号为1,次设备号为5。

自动创建

现代Linux系统通常使用udev(用户空间设备管理器)来自动创建和管理设备节点。udev会根据设备驱动程序提供的信息和设备事件动态创建和删除设备节点。

3. 设备节点的主要属性

设备节点具有以下几个主要属性:

  • 设备类型:字符设备(c)或块设备(b)。
  • 主设备号(Major Number):标识设备驱动程序。
  • 次设备号(Minor Number):由设备驱动程序用来区分同一驱动程序控制的不同设备实例。

可以使用ls -l命令查看设备节点的详细信息。例如:

ls -l /dev/sda

输出可能类似于:

brw-rw----. 1 root disk 8, 0 Oct 10 10:00 /dev/sda

其中b表示块设备,8是主设备号,0是次设备号。

4. 访问设备节点

用户空间的程序可以通过标准的文件操作接口(如open()read()write()close()等)来访问设备节点。例如,使用C语言访问字符设备节点:

int fd = open("/dev/mychar", O_RDWR);
if (fd == -1) {
perror("open");
return -1;
}
// 读取或写入设备
close(fd);

5. 设备文件系统的挂载

/dev目录通常是一个基于内存的文件系统(如tmpfs),以便快速访问设备节点。可以在系统启动时通过mount命令或/etc/fstab配置文件来挂载。

总结

设备节点是Linux系统中用户空间与内核空间设备驱动程序进行交互的重要机制。通过设备节点,用户空间的程序可以方便地访问和控制硬件设备。现代Linux系统通常使用udev等设备管理器来自动管理设备节点的创建和删除,简化了设备管理工作。

3.关联知识

1.RK3588开发板的某些特定参数

RK_YOCTO_CFG="rockchip-rk3588-evb"
RK_WIFIBT_TTY="ttyS8"
RK_KERNEL_DTS_NAME="rk3588-evb3-lp5-v10-linux"
RK_USE_FIT_IMG=y

这是一段配置信息的解释,通常用于配置Rockchip(瑞芯微)RK3588开发板的某些特定参数。下面是对这些配置项的详细解释:

  1. RK_YOCTO_CFG="rockchip-rk3588-evb":
    • 这个配置项指定了Yocto项目的配置名称。Yocto是一个基于Yocto Project的嵌入式Linux发行版,专为Rockchip平台设计。"rockchip-rk3588-evb"指的是这个配置是为RK3588评估板(Evaluation Board,简称EVB)准备的。
  2. RK_WIFIBT_TTY="ttyS8":
    • 这个配置项指定了Wi-Fi和蓝牙模块所使用的TTY设备。TTY设备是Linux系统中用于表示终端设备的一种设备文件,"ttyS8"通常指的是系统中的第八个串口设备。这意味着Wi-Fi和蓝牙模块通过该串口与RK3588开发板进行通信。
  3. RK_KERNEL_DTS_NAME="rk3588-evb3-lp5-v10-linux":
    • 这个配置项指定了内核设备树(Device Tree)的名称。设备树是Linux内核用于描述硬件结构的一种数据结构,"rk3588-evb3-lp5-v10-linux"指的是为RK3588 EVB3版本,LP5板卡,第10版设计的Linux设备树。设备树的正确配置对于硬件的正常工作至关重要。
  4. RK_USE_FIT_IMG=y:
    • 这个配置项指示是否使用FIT(Flattened Image Tree)镜像格式。y表示是,即使用FIT镜像格式。FIT是一种用于打包和分发固件镜像的格式,它支持将多个组件(如内核、设备树、根文件系统等)打包成一个单一的镜像文件,方便管理和部署。

综上所述,这段配置信息主要用于设置RK3588开发板的一些关键参数,包括项目配置名称、Wi-Fi和蓝牙模块使用的串口、内核设备树的名称以及是否使用FIT镜像格式。这些配置对于确保开发板能够正确识别和使用各种硬件组件至关重要。

### Device Node 的概念及其在 Linux 内核编程中的作用 `device_node` 是 Linux 内核中用于表示设备节点的一个结构体。它主要用于描述硬件设备的属性和连接关系,特别是在嵌入式系统开发中非常常见。以下是关于 `device_node` 的详细介绍: #### 1. 设备树的作用 设备树是一种数据结构,用来描述硬件配置而不依赖于内核源码修改。通过设备树文件(通常是 `.dts` 文件),开发者可以定义硬件资源的位置、大小以及与其他组件的关系。 - **设备树的主要功能**: - 描述系统的硬件拓扑结构。 - 提供一种标准化的方式让操作系统识别并初始化硬件[^1]。 #### 2. `device_node` 结构体 `device_node` 是设备树的核心抽象之一,在内核中由 `<linux/of.h>` 头文件定义。该结构体包含了有关单个设备的信息,例如名称、兼容性字符串以及其他子节点或父节点指针。 主要字段如下: - `name`: 节点的名字。 - `type`: 类型说明符(通常为空)。 - `phandle`: 唯一标识此节点的手柄值。 - `parent`, `child`, `sibling`: 表示父子兄弟关系的链表指针。 - `properties`: 存储与此节点关联的各种键值对属性列表。 当驱动程序加载时,可以通过这些字段来获取特定外设的相关参数设置。 #### 3. 使用场景举例 假设有一个杂项字符设备注册过程如下面代码所示: ```c static int __init my_misc_init(void){ struct device *dev; // 获取当前misc设备实例对应的物理设备对象 dev = llkd_miscdev.this_device; pr_info("My misc driver registered, minor#=%d, dev node=/dev/%s\n", llkd_miscdev.minor, llkd_miscdev.name); if(dev != NULL){ dev_info(dev, "Sample info message: minor#=%d\n",llkd_miscdev.minor); } return 0; /* 成功返回 */ } ``` 这里虽然没有直接提到 `device_node` ,但实际上如果这个设备是由DTB(Device Tree Blob)解析出来的,则其背后必然涉及到了某个具体的 `struct device_node*` 实例参与构建整个层次化的硬件视图体系. 另外值得注意的是,在某些高性能I/O操作场合下为了减少内存拷贝开销还可以利用零复制技术比如sendpage/sendfile等机制实现高效的数据传输而无需显式的缓冲区交换动作[^2]. 尽管如此对于剪贴板类进程而言由于安全原因可能受到严格限制无法执行写入操作除非特别授权否则会触发相应错误提示表明权限不足等问题存在[^3]. #### 总结 综上所述我们可以看到无论是传统意义上的字符设备管理还是现代复杂的SoC平台设计当中都离不开对Device Nodes的理解与运用它们共同构成了Linux Kernel Programming领域不可或缺的一部分内容.
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