## 3.4. 字符设备注册
如我们提过的, 内核在内部使用类型 struct cdev 的结构来代表字符设备. 在内核调用你的设备操作前, 你编写分配并注册一个或几个这些结构. [[11](#)]为此, 你的代码应当包含 <linux/cdev.h>, 这个结构和它的关联帮助函数定义在这里.
有 2 种方法来分配和初始化一个这些结构. 如果你想在运行时获得一个独立的 cdev 结构, 你可以为此使用这样的代码:
~~~
struct cdev *my_cdev = cdev_alloc();
my_cdev->ops = &my_fops;
~~~
但是, 偶尔你会想将 cdev 结构嵌入一个你自己的设备特定的结构; scull 这样做了. 在这种情况下, 你应当初始化你已经分配的结构, 使用:
~~~
void cdev_init(struct cdev *cdev, struct file_operations *fops);
~~~
任一方法, 有一个其他的 struct cdev 成员你需要初始化. 象 file_operations 结构, struct cdev 有一个拥有者成员, 应当设置为 THIS_MODULE. 一旦 cdev 结构建立, 最后的步骤是把它告诉内核, 调用:
~~~
int cdev_add(struct cdev *dev, dev_t num, unsigned int count);
~~~
这里, dev 是 cdev 结构, num 是这个设备响应的第一个设备号, count 是应当关联到设备的设备号的数目. 常常 count 是 1, 但是有多个设备号对应于一个特定的设备的情形. 例如, 设想 SCSI 磁带驱动, 它允许用户空间来选择操作模式(例如密度), 通过安排多个次编号给每一个物理设备.
在使用 cdev_add 是有几个重要事情要记住. 第一个是这个调用可能失败. 如果它返回一个负的错误码, 你的设备没有增加到系统中. 它几乎会一直成功, 但是, 并且带起了其他的点: cdev_add 一返回, 你的设备就是"活的"并且内核可以调用它的操作. 除非你的驱动完全准备好处理设备上的操作, 你不应当调用 cdev_add.
为从系统去除一个字符设备, 调用:
~~~
void cdev_del(struct cdev *dev);
~~~
显然, 你不应当在传递给 cdev_del 后存取 cdev 结构.
### 3.4.1. scull 中的设备注册
在内部, scull 使用一个 struct scull_dev 类型的结构表示每个设备. 这个结构定义为:
~~~
struct scull_dev {
struct scull_qset *data; /* Pointer to first quantum set */
int quantum; /* the current quantum size */
int qset; /* the current array size */
unsigned long size; /* amount of data stored here */
unsigned int access_key; /* used by sculluid and scullpriv */
struct semaphore sem; /* mutual exclusion semaphore */
struct cdev cdev; /* Char device structure */
};
~~~
我们在遇到它们时讨论结构中的各个成员, 但是现在, 我们关注于 cdev, 我们的设备与内核接口的 struct cdev. 这个结构必须初始化并且如上所述添加到系统中; 处理这个任务的 scull 代码是:
~~~
static void scull_setup_cdev(struct scull_dev *dev, int index)
{
int err, devno = MKDEV(scull_major, scull_minor + index);
cdev_init(&dev->cdev, &scull_fops);
dev->cdev.owner = THIS_MODULE;
dev->cdev.ops = &scull_fops;
err = cdev_add (&dev->cdev, devno, 1);
/* Fail gracefully if need be */
if (err)
printk(KERN_NOTICE "Error %d adding scull%d", err, index);
}
~~~
因为 cdev 结构嵌在 struct scull_dev 里面, cdev_init 必须调用来进行那个结构的初始化.
### 3.4.2. 老方法
如果你深入浏览 2.6 内核的大量驱动代码, 你可能注意到有许多字符驱动不使用我们刚刚描述过的 cdev 接口. 你见到的是还没有更新到 2.6 内核接口的老代码. 因为那个代码实际上能用, 这个更新可能很长时间不会发生. 为完整, 我们描述老的字符设备注册接口, 但是新代码不应当使用它; 这个机制在将来内核中可能会消失.
注册一个字符设备的经典方法是使用:
~~~
int register_chrdev(unsigned int major, const char *name, struct file_operations *fops);
~~~
这里, major 是感兴趣的主编号, name 是驱动的名子(出现在 /proc/devices), fops 是缺省的 file_operations 结构. 一个对 register_chrdev 的调用为给定的主编号注册 0 - 255 的次编号, 并且为每一个建立一个缺省的 cdev 结构. 使用这个接口的驱动必须准备好处理对所有 256 个次编号的 open 调用( 不管它们是否对应真实设备 ), 它们不能使用大于 255 的主或次编号.
如果你使用 register_chrdev, 从系统中去除你的设备的正确的函数是:
~~~
int unregister_chrdev(unsigned int major, const char *name);
~~~
major 和 name 必须和传递给 register_chrdev 的相同, 否则调用会失败.
[[11](#)] 有一个早些的机制以避免使用 cdev 结构(我们在"老方法"一节中讨论).但是, 新代码应当使用新技术.
- Linux设备驱动第三版
- 第 1 章 设备驱动简介
- 1.1. 驱动程序的角色
- 1.2. 划分内核
- 1.3. 设备和模块的分类
- 1.4. 安全问题
- 1.5. 版本编号
- 1.6. 版权条款
- 1.7. 加入内核开发社团
- 1.8. 本书的内容
- 第 2 章 建立和运行模块
- 2.1. 设置你的测试系统
- 2.2. Hello World 模块
- 2.3. 内核模块相比于应用程序
- 2.4. 编译和加载
- 2.5. 内核符号表
- 2.6. 预备知识
- 2.7. 初始化和关停
- 2.8. 模块参数
- 2.9. 在用户空间做
- 2.10. 快速参考
- 第 3 章 字符驱动
- 3.1. scull 的设计
- 3.2. 主次编号
- 3.3. 一些重要数据结构
- 3.4. 字符设备注册
- 3.5. open 和 release
- 3.6. scull 的内存使用
- 3.7. 读和写
- 3.8. 使用新设备
- 3.9. 快速参考
- 第 4 章 调试技术
- 4.1. 内核中的调试支持
- 4.2. 用打印调试
- 4.3. 用查询来调试
- 4.4. 使用观察来调试
- 4.5. 调试系统故障
- 4.6. 调试器和相关工具
- 第 5 章 并发和竞争情况
- 5.1. scull 中的缺陷
- 5.2. 并发和它的管理
- 5.3. 旗标和互斥体
- 5.4. Completions 机制
- 5.5. 自旋锁
- 5.6. 锁陷阱
- 5.7. 加锁的各种选择
- 5.8. 快速参考
- 第 6 章 高级字符驱动操作
- 6.1. ioctl 接口
- 6.2. 阻塞 I/O
- 6.3. poll 和 select
- 6.4. 异步通知
- 6.5. 移位一个设备
- 6.6. 在一个设备文件上的存取控制
- 6.7. 快速参考
- 第 7 章 时间, 延时, 和延后工作
- 7.1. 测量时间流失
- 7.2. 获知当前时间
- 7.3. 延后执行
- 7.4. 内核定时器
- 7.5. Tasklets 机制
- 7.6. 工作队列
- 7.7. 快速参考
- 第 8 章 分配内存
- 8.1. kmalloc 的真实故事
- 8.2. 后备缓存
- 8.3. get_free_page 和其友
- 8.4. 每-CPU 的变量
- 8.5. 获得大量缓冲
- 8.6. 快速参考
- 第 9 章 与硬件通讯
- 9.1. I/O 端口和 I/O 内存
- 9.2. 使用 I/O 端口
- 9.3. 一个 I/O 端口例子
- 9.4. 使用 I/O 内存
- 9.5. 快速参考
- 第 10 章 中断处理
- 10.1. 准备并口
- 10.2. 安装一个中断处理
- 10.3. 前和后半部
- 10.4. 中断共享
- 10.5. 中断驱动 I/O
- 10.6. 快速参考
- 第 11 章 内核中的数据类型
- 11.1. 标准 C 类型的使用
- 11.2. 安排一个明确大小给数据项
- 11.3. 接口特定的类型
- 11.4. 其他移植性问题
- 11.5. 链表
- 11.6. 快速参考
- 第 12 章 PCI 驱动
- 12.1. PCI 接口
- 12.2. 回顾: ISA
- 12.3. PC/104 和 PC/104+
- 12.4. 其他的 PC 总线
- 12.5. SBus
- 12.6. NuBus 总线
- 12.7. 外部总线
- 12.8. 快速参考
- 第 13 章 USB 驱动
- 13.1. USB 设备基础知识
- 13.2. USB 和 sysfs
- 13.3. USB 的 Urbs
- 13.4. 编写一个 USB 驱动
- 13.5. 无 urb 的 USB 传送
- 13.6. 快速参考
- 第 14 章 Linux 设备模型
- 14.1. Kobjects, Ksets 和 Subsystems
- 14.2. 低级 sysfs 操作
- 14.3. 热插拔事件产生
- 14.4. 总线, 设备, 和驱动
- 14.5. 类
- 14.6. 集成起来
- 14.7. 热插拔
- 14.8. 处理固件
- 14.9. 快速参考
- 第 15 章 内存映射和 DMA
- 15.1. Linux 中的内存管理
- 15.2. mmap 设备操作
- 15.3. 进行直接 I/O
- 15.4. 直接内存存取
- 15.5. 快速参考
- 第 16 章 块驱动
- 16.1. 注册
- 16.2. 块设备操作
- 16.3. 请求处理
- 16.4. 一些其他的细节
- 16.5. 快速参考
- 第 17 章 网络驱动
- 17.1. snull 是如何设计的
- 17.2. 连接到内核
- 17.3. net_device 结构的详情
- 17.4. 打开与关闭
- 17.5. 报文传送
- 17.6. 报文接收
- 17.7. 中断处理
- 17.8. 接收中断缓解
- 17.9. 连接状态的改变
- 17.10. Socket 缓存
- 17.11. MAC 地址解析
- 17.12. 定制 ioctl 命令
- 17.13. 统计信息
- 17.14. 多播
- 17.15. 几个其他细节
- 17.16. 快速参考
- 第 18 章 TTY 驱动
- 18.1. 一个小 TTY 驱动
- 18.2. tty_driver 函数指针
- 18.3. TTY 线路设置
- 18.4. ioctls 函数
- 18.5. TTY 设备的 proc 和 sysfs 处理
- 18.6. tty_driver 结构的细节
- 18.7. tty_operaions 结构的细节
- 18.8. tty_struct 结构的细节
- 18.9. 快速参考