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misc设备

时间：2015-08-06 22:06:41      阅读：155      评论：0      收藏：0      [点我收藏+]

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WatchDog Timer驱动

混杂设备

Misc（或miscellaneous）驱动是一些拥有着共同特性的简单字符设备驱动。内核抽象出这些特性而形成一些API（在文件drivers/char/misc.c中实现），以简化这些设备驱动程序的初始化。所有的misc设备被分配同一个主设备号MISC_MAJOR(10)，但是每一个可以选择一个单独的次设备号。如果一个字符设备驱动要驱动多个设备，那么它就不应该用misc设备来实现。

通常情况下，一个字符设备都不得不在初始化的过程中进行下面的步骤：

通过alloc_chrdev_region()分配主/次设备号。

使用cdev_init()和cdev_add()来以一个字符设备注册自己。

而一个misc驱动，则可以只用一个调用misc_register()来完成这所有的步骤。

所有的miscdevice设备形成一个链表，对设备访问时，内核根据次设备号查找对应的miscdevice设备，然后调用其file_operations中注册的文件操作方法进行操作。

在Linux内核中，使用struct miscdevice来表示miscdevice。这个结构体的定义为：

struct miscdevice  {

    int minor;

    const char *name;

    const struct file_operations *fops;

    struct list_head list;

    struct device *parent;

    struct device *this_device;

    const char *nodename;

    mode_t mode;

};

minor是这个混杂设备的次设备号，若由系统自动配置，则可以设置为MISC_DYNANIC_MINOR，name是设备名。

每一个misc驱动会自动出现在/sys/class/misc下，而不需要驱动程序作者明确的去做。Linux watchdog timer驱动被实现为misc 驱动，他们被放在drivers/char/watchdog/目录下。Watchdog 驱动也导出了一个标准设备接口到用户空间。这样就可以使符合这个接口的应用程序的实现独立于Watchdog硬件。这个API在内核树中的Documentation/watchdog/watchdog-api.txt文件中有详细的说明。

 

 

 

在Linux驱动中把无法归类的五花八门的设备定义为混杂设备(用miscdevice结构体表述)。miscdevice共享一个主设备号MISC_MAJOR(即10)，但次设备号不同。 所有的miscdevice设备形成了一个链表，对设备访问时内核根据次设备号查找对应的miscdevice设备，然后调用其file_operations结构中注册的文件操作接口进行操作。 在内核中用struct miscdevice表示miscdevice设备，然后调用其file_operations结构中注册的文件操作接口进行操作。miscdevice的API实现在drivers/char/misc.c中。

技术分享
下边是描述这个设备的结构体：

 

C-sharp代码 
  1. struct miscdevice  {      
  2.     int minor;                               //次设备号   
  3.     const char *name;                        //设备的名称      
  4.     const struct file_operations *fops;     //文件操作    
  5.     struct list_head list;                  //misc_list的链表头  
  6.     struct device *parent;                  //父设备(Linux设备模型中的东东了，哈哈)      
  7.     struct device *this_device;             //当前设备，是device_create的返回值，下边会看到  
  8. };  

 

然后来看看misc子系统的初始化函数：

 

C-sharp代码 
  1. static int __init misc_init(void)   
  2. {   
  3.     int err;   
  4.   
  5. #ifdef CONFIG_PROC_FS   
  6.     /*创建一个proc入口项*/  
  7.     proc_create("misc", 0, NULL, &misc_proc_fops);                   
  8. #endif   
  9.     /*在/sys/class/目录下创建一个名为misc的类*/  
  10.     misc_class = class_create(THIS_MODULE, "misc");   
  11.     err = PTR_ERR(misc_class);   
  12.     if (IS_ERR(misc_class))   
  13.         goto fail_remove;   
  14.    
  15.     err = -EIO;  
  16.     /*注册设备，其中设备的主设备号为MISC_MAJOR，为10。设备名为misc，misc_fops是操作函数的集合*/   
  17.     if (register_chrdev(MISC_MAJOR,"misc",&misc_fops))   
  18.         goto fail_printk;   
  19.     return 0;   
  20.    
  21. fail_printk:   
  22.     printk("unable to get major %d for misc devices/n", MISC_MAJOR);   
  23.     class_destroy(misc_class);   
  24. fail_remove:   
  25.     remove_proc_entry("misc", NULL);   
  26.     return err;   
  27. }   
  28. /*misc作为一个子系统被注册到linux内核中*/  
  29. subsys_initcall(misc_init);   

 

下边是register_chrdev函数的实现：

 

C-sharp代码 
  1. int register_chrdev(unsigned int major, const char *name,  
  2.             const struct file_operations *fops)  
  3. {  
  4.     struct char_device_struct *cd;  
  5.     struct cdev *cdev;  
  6.     char *s;  
  7.     int err = -ENOMEM;  
  8.     /*主设备号是10，次设备号为从0开始，分配256个设备*/  
  9.     cd = __register_chrdev_region(major, 0, 256, name);  
  10.     if (IS_ERR(cd))  
  11.         return PTR_ERR(cd);  
  12.     /*分配字符设备*/  
  13.     cdev = cdev_alloc();  
  14.     if (!cdev)  
  15.         goto out2;  
  16.   
  17.     cdev->owner = fops->owner;  
  18.     cdev->ops = fops;  
  19.     /*Linux设备模型中的,设置kobject的名字*/  
  20.     kobject_set_name(&cdev->kobj, "%s", name);  
  21.     for (s = strchr(kobject_name(&cdev->kobj),‘/‘); s; s = strchr(s, ‘/‘))  
  22.         *s = ‘!‘;  
  23.     /*把这个字符设备注册到系统中*/     
  24.     err = cdev_add(cdev, MKDEV(cd->major, 0), 256);  
  25.     if (err)  
  26.         goto out;  
  27.   
  28.     cd->cdev = cdev;  
  29.   
  30.     return major ? 0 : cd->major;  
  31. out:  
  32.     kobject_put(&cdev->kobj);  
  33. out2:  
  34.     kfree(__unregister_chrdev_region(cd->major, 0, 256));  
  35.     return err;  
  36. }  

 

来看看这个设备的操作函数的集合：

 

C-sharp代码 
  1. static const struct file_operations misc_fops = {   
  2.     .owner      = THIS_MODULE,   
  3.     .open       = misc_open,   
  4. };   

 

可以看到这里只有一个打开函数，用户打开miscdevice设备是通过主设备号对应的打开函数，在这个函数中找到次设备号对应的相应的具体设备的open函数。它的实现如下：

 

C-sharp代码 
  1. static int misc_open(struct inode * inode, struct file * file)   
  2. {   
  3.     int minor = iminor(inode);   
  4.     struct miscdevice *c;   
  5.     int err = -ENODEV;   
  6.     const struct file_operations *old_fops, *new_fops = NULL;   
  7.       
  8.     lock_kernel();   
  9.     mutex_lock(&misc_mtx);   
  10.     /*找到次设备号对应的操作函数集合，让new_fops指向这个具体设备的操作函数集合*/  
  11.     list_for_each_entry(c, &misc_list, list) {   
  12.         if (c->minor == minor) {   
  13.             new_fops = fops_get(c->fops);           
  14.             break;   
  15.         }   
  16.     }   
  17.            
  18.     if (!new_fops) {   
  19.         mutex_unlock(&misc_mtx);   
  20.         /*如果没有找到，则请求加载这个次设备号对应的模块*/  
  21.         request_module("char-major-%d-%d", MISC_MAJOR, minor);   
  22.         mutex_lock(&misc_mtx);   
  23.         /*重新遍历misc_list链表，如果没有找到就退出，否则让new_fops指向这个具体设备的操作函数集合*/  
  24.         list_for_each_entry(c, &misc_list, list) {   
  25.             if (c->minor == minor) {   
  26.                 new_fops = fops_get(c->fops);   
  27.                 break;   
  28.             }   
  29.         }   
  30.         if (!new_fops)   
  31.             goto fail;   
  32.     }   
  33.    
  34.     err = 0;   
  35.     /*保存旧打开函数的地址*/  
  36.     old_fops = file->f_op;   
  37.     /*让主设备号的操作函数集合指针指向具体设备的操作函数集合*/  
  38.     file->f_op = new_fops;   
  39.     if (file->f_op->open) {  
  40.         /*使用具体设备的打开函数打开设备*/   
  41.         err=file->f_op->open(inode,file);   
  42.         if (err) {   
  43.             fops_put(file->f_op);   
  44.             file->f_op = fops_get(old_fops);   
  45.         }   
  46.     }   
  47.     fops_put(old_fops);   
  48. fail:   
  49.     mutex_unlock(&misc_mtx);   
  50.     unlock_kernel();   
  51.     return err;   
  52. }   


再来看看misc子系统对外提供的两个重要的API,misc_register,misc_deregister：

 

 

C-sharp代码 
  1. int misc_register(struct miscdevice * misc)   
  2. {   
  3.     struct miscdevice *c;   
  4.     dev_t dev;   
  5.     int err = 0;   
  6.     /*初始化misc_list链表*/  
  7.     INIT_LIST_HEAD(&misc->list);   
  8.     mutex_lock(&misc_mtx);   
  9.     /*遍历misc_list链表，看这个次设备号以前有没有被用过，如果次设备号已被占有则退出*/  
  10.     list_for_each_entry(c, &misc_list, list) {   
  11.         if (c->minor == misc->minor) {   
  12.             mutex_unlock(&misc_mtx);   
  13.             return -EBUSY;   
  14.         }   
  15.     }   
  16.     /*看是否是需要动态分配次设备号*/  
  17.     if (misc->minor == MISC_DYNAMIC_MINOR) {  
  18.         /* 
  19.          *#define DYNAMIC_MINORS 64 /* like dynamic majors */  
  20.          *static unsigned char misc_minors[DYNAMIC_MINORS / 8];   
  21.          *这里存在一个次设备号的位图，一共64位。下边是遍历每一位，  
  22.          *如果这位为0，表示没有被占有，可以使用，为1表示被占用。         
  23.          */  
  24.         int i = DYNAMIC_MINORS;   
  25.         while (--i >= 0)   
  26.             if ( (misc_minors[i>>3] & (1 << (i&7))) == 0)   
  27.                 break;   
  28.         if (i<0) {   
  29.             mutex_unlock(&misc_mtx);   
  30.             return -EBUSY;   
  31.         }   
  32.         /*得到这个次设备号*/  
  33.         misc->minor = i;                                           
  34.     }   
  35.     /*设置位图中相应位为1*/  
  36.     if (misc->minor < DYNAMIC_MINORS)   
  37.         misc_minors[misc->minor >> 3] |= 1 << (misc->minor & 7);   
  38.     /*计算出设备号*/  
  39.     dev = MKDEV(MISC_MAJOR, misc->minor);   
  40.     /*在/dev下创建设备节点，这就是有些驱动程序没有显式调用device_create，却出现了设备节点的原因*/  
  41.     misc->this_device = device_create(misc_class, misc->parent, dev, NULL,   
  42.                       "%s", misc->name);   
  43.     if (IS_ERR(misc->this_device)) {   
  44.         err = PTR_ERR(misc->this_device);   
  45.         goto out;   
  46.     }   
  47.    
  48.     /*  
  49.      * Add it to the front, so that later devices can "override"  
  50.      * earlier defaults  
  51.      */   
  52.     /*将这个miscdevice添加到misc_list链表中*/  
  53.     list_add(&misc->list, &misc_list);   
  54.  out:   
  55.     mutex_unlock(&misc_mtx);   
  56.     return err;   
  57. }   

 

这个是miscdevice的卸载函数：

 

C-sharp代码 
  1. int misc_deregister(struct miscdevice *misc)   
  2. {   
  3.     int i = misc->minor;   
  4.    
  5.     if (list_empty(&misc->list))   
  6.         return -EINVAL;   
  7.    
  8.     mutex_lock(&misc_mtx);   
  9.     /*在misc_list链表中删除miscdevice设备*/  
  10.     list_del(&misc->list);     
  11.     /*删除设备节点*/                            
  12.     device_destroy(misc_class, MKDEV(MISC_MAJOR, misc->minor));             
  13.     if (i < DYNAMIC_MINORS && i>0) {  
  14.         /*释放位图相应位*/   
  15.         misc_minors[i>>3] &= ~(1 << (misc->minor & 7));   
  16.     }   
  17.     mutex_unlock(&misc_mtx);   
  18.     return 0;   
  19. }   
 
总结一下miscdevice驱动的注册和卸载流程：
 
misc_register:
匹配次设备号->找到一个没有占用的次设备号(如果需要动态分配的话)->计算设号->创建设备文-
miscdevice结构体添加到misc_list链表中。

misc_deregister:
从mist_list中删除miscdevice->删除设备文件->位图位清零。

misc设备

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原文地址：http://www.cnblogs.com/reality-soul/p/4709008.html
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