linux驅動開發主裝置號與次裝置號

阿新 • • 發佈：2019-01-13

一個字元裝置或者塊裝置都有一個主裝置號和次裝置號。主裝置號和次裝置號統稱為設
備號。主裝置號用來表示一個特定的驅動程式。次裝置號用來表示使用該驅動程式的各
裝置。例如一個嵌入式系統，有兩個LED指示燈，LED燈需要獨立的開啟或者關閉。那麼
，可以寫一個LED燈的字元裝置驅動程式，可以將其主裝置號註冊成5號裝置，次裝置號
分別為1和2。這裡，次裝置號就分別表示兩個LED燈。
1．主裝置號和次裝置號的表示
在Linux核心中，dev_t型別用來表示裝置號。在Linux 2.6.29.4中，dev_t定義為一個
無符號長整型變數，如下：typedef u_long dev_t;
u_long在32位機中是4個位元組，在64位機中是8位元組。以32位機為例，其中高12表示主裝置號，低20為表示次裝置號，如圖6.1所示。

2．主裝置號和次裝置號的獲取
為了寫出可移植的驅動程式，不能假定主裝置號和次裝置號的位數。不同的機型中，主
裝置號和次裝置號的位數可能是不同的。應該使用MAJOR巨集得到主裝置號，使用MINOR巨集來得到次裝置號。下面是兩個巨集的定義：
#define MINORBITS 20                               /*次裝置號位數*/
#define MINORMASK ((1U << MINORBITS) - 1)          /*次裝置號掩碼*/
#define MAJOR(dev)  ((unsigned int) ((dev) >> MINORBITS))

/*dev右移20位得到主裝置號*/
#define MINOR(dev)((unsigned int) ((dev) & MINORMASK))
/*與次裝置掩碼與，得到次裝置號*/
MAJOR巨集將dev_t向右移動20位，得到主裝置號；MINOR巨集將dev_t的高12位清零，得到次
裝置號。相反，可以將主裝置號和次裝置號轉換為裝置號型別（dev_t），使用巨集
MKDEV可以完成這個功能。#define MKDEV(ma,mi) (((ma) << MINORBITS) | (mi))
MKDEV巨集將主裝置號（ma）左移20位，然後與次裝置號（mi）相與，得到裝置號。
3．靜態分配裝置號

靜態分配裝置號，就是驅動程式開發者，靜態地指定一個裝置號。對於一部分常用的設
備，核心開發者已經為其分配了裝置號。這些裝置號可以在核心原始碼documentation/
devices.txt檔案中找到。如果只有開發者自己使用這些裝置驅動程式，那麼其可以選
擇一個尚未使用的裝置號。在不新增新硬體的時候，這種方式不會產生裝置號衝突。但
是當新增新硬體時，則很可能造成裝置號衝突，影響裝置的使用。
4．動態分配裝置號
由於靜態分配裝置號存在衝突的問題，所以核心社群建議開發者使用動態分配裝置號的
方法。動態分配裝置號的函式是alloc_chrdev_region()。
5．檢視裝置號
當靜態分配裝置號時，需要檢視系統中已經存在的裝置號，從而決定使用哪個新裝置號
。可以讀取/proc/devices檔案獲得裝置的裝置號。/proc/devices檔案包含字元裝置和
塊裝置的裝置號，如下所示。[[email protected] /]# cat /proc/devices /*cat命令檢視
/proc/devices檔案的內容*/  Character devices:                /*字元裝置*/
1 mem 4 /dev/vc/0 7 vcs 13 input 14 sound 21 sg  Block
devices:  /*塊裝置*/ 1 ramdisk 2 fd 8 sd 253  device-mapper 254 mdp  　
3. 6.1.3 申請和釋放裝置號
　核心維護著一個特殊的資料結構，用來存放裝置號與裝置的關係。在安裝裝置時，應該
給裝置申請一個裝置號，使系統可以明確裝置對應的裝置號。裝置驅動程式中的很多功
能，是通過裝置號來操作裝置的。下面，首先對申請裝置號進行簡述。
1．申請裝置號
在構建字元裝置之前，首先要向系統申請一個或者多個裝置號。完成該工作的函式是
register_chrdev_region()，該函式在<fs/char_dev.c>中定義：
int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name)；
其中，from是要分配的裝置號範圍的起始值。一般只提供from的主裝置號，from的次設
備號通常被設定成0。count是需要申請的連續裝置號的個數。最後name是和該範圍編號
關聯的裝置名稱，該名稱不能超過64位元組。
和大多數核心函式一樣，register_chrdev_region()函式成功時返回0。錯誤時，返回
一個負的錯誤碼，並且不能為字元裝置分配裝置號。下面是一個例子程式碼，其申請了
CS5535_GPIO_COUNT個裝置號。retval = register_chrdev_region(dev_id,
CS5535_GPIO_COUNT,NAME);
在Linux中有非常多的字元裝置，在人為的為字元裝置分配裝置號時，很可能發生衝突
。Linux核心開發者一直在努力將裝置號變為動態的。可以使用
alloc_chrdev_region()函式達到這個目的。
int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor,unsigned count, const char *name)
在上面的函式中，dev作為輸出引數，在函式成功返回後將儲存已經分配的裝置號。函
數有可能申請一段連續的裝置號，這是dev返回第一個裝置號。baseminor表示要申請的
第一個次裝置號，其通常設為0。count和name與register_chrdev_region()函式的對應
引數一樣。count表示要申請的連續裝置號個數，name表示裝置的名字。下面是一個例
子程式碼，其申請了CS5535_GPIO_COUNT個裝置號。retval =
alloc_chrdev_region(&dev_id, 0, CS5535_GPIO_COUNT, NAME);
2．釋放裝置號
使用上面兩種方式申請的裝置號，都應該在不使用裝置時，釋放裝置號。裝置號的釋放
統一使用下面的函式：void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsignedcount);
在上面這個函式中，from表示要釋放的裝置號，count表示從from開始要釋放的裝置號

個數。通常，在模組的解除安裝函式中呼叫unregister_chrdev_region()函式。

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