開發(fā)環(huán)境： windows + ubuntu18.04 + 迅為rk3568開發(fā)板

注冊雜項設備

相較于字符設備，雜項設備有以下兩個優(yōu)點:

• 節(jié)省主設備號:雜項設備的主設備號固定為 10，在系統(tǒng)中注冊多個 misc 設備驅(qū)動時，只需使用子設備號進行區(qū)分即可。
• 使用簡單：相比如普通的字符設備驅(qū)動， misc驅(qū)動只需要將基本信息通過結構體傳遞給相應處理函數(shù)即可。

在linxu系統(tǒng)中可使用 cat /proc/misc 命令查看系統(tǒng)中的雜項設備。注冊雜項設備的步驟：

• 1.填充設備操作集結構體struct file_operations；

• 2.填充雜項設備結構體struct miscdevice;

• 3.使用函數(shù)misc_register注冊雜項設備;

• 4.使用函數(shù)misc_deregister卸載雜項設備；

上面三步可使用下面函數(shù)直觀用表達，即：

static struct file_operations xxx_fops{.owner = THIS_MODULE, .read = xxx_read, ....
};
struct miscdevice xxx_dev{.minor = MISC_DYNAMIC_MINOR, .name = "xxx", .fops = &xxx_fops
};
static int __init xxx_init(void) //驅(qū)動入口函數(shù)
{int ret;printk(KERN_EMERG "xxx_init\r\n");ret = misc_register(&xxx_dev);//注冊雜項設備if(ret<0){printk( "misc_register failed\r\n");return -1;}printk( "misc_register ok\r\n");return 0;
}
static void __exit xxx_exit(void) //驅(qū)動出口函數(shù)
{printk(KERN_EMERG "xxx_exit\r\n");misc_deregister(&xxx_dev); //卸載雜項設備
}
module_init(xxx_init); //注冊入口函數(shù)
module_exit(xxx_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("xxx");

具體實現(xiàn)注冊一個雜項設備的示例代碼如下：

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>              //初始化頭文件
#include <linux/module.h>            //最基本的文件，支持動態(tài)添加和卸載模塊。
#include <linux/miscdevice.h>        //注冊雜項設備頭文件
#include <linux/fs.h>                //注冊設備節(jié)點的文件結構體
#include <linux/uaccess.h>// 打開雜項設備
int _open(struct inode *inode,struct file*file)
{printk(KERN_EMERG"hello misc");return 0;
}// 關閉雜項設備
int close(struct inode * inode, struct file *file)
{printk(KERN_EMERG"close");return 0;
}// 讀取雜項設備中的數(shù)據(jù)
ssize_t misc_read (struct file *file, char __user *buff, size_t size, loff_t *loff)
{char kbuff[32] = "kernel";if(copy_to_user(buff,kbuff,strlen(kbuff)) != 0) // 將內(nèi)核中的數(shù)據(jù)給應用{printk("copy_to_user error\r\n");return -1;}	printk(KERN_EMERG"copy_to_user is successful\r\n");return size;
}// 寫入數(shù)據(jù)到雜項設備中
ssize_t misc_write (struct file *file, const char __user *buff, size_t size, loff_t *loff)
{char kbuff[32] ;if(copy_from_user(kbuff,buff,size)!= 0) // 從應用那兒獲取數(shù)據(jù){printk("copy_from_user error\r\n");return -1;}	printk(KERN_EMERG"copy_from_user data:%s\r\n",kbuff);return size;
}// 設備文件描述集  
struct file_operations misc_fops ={.owner = THIS_MODULE,.open = misc_open,.release = close,.read = misc_read,.write = misc_write
};struct miscdevice misc_dev = {.minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,.name = "hello_misc", // 雜項設備名   注冊成功后會在 /dev目錄下顯示.fops = &misc_fops
};// 驅(qū)動的入口函數(shù)
static int __init misc_init(void)
{int ret = 0;ret = misc_register(&misc_dev);if(ret < 0)printk(KERN_EMERG"misc register is error\r\n.");elseprintk(KERN_EMERG"misc register is seccussful\r\n.");return 0;
}//驅(qū)動的出口函數(shù)
static void __exit misc_exit(void)
{misc_deregister(&misc_dev);printk(KERN_EMERG"baibai\r\n");
}module_init(misc_init);
module_exit(misc_exit);
MODULE_LICENSE("GPL v2");
MODULE_AUTHOR("zhouxianjie0716@qq.com");

編譯傳送到開發(fā)板上后，先試用insmod +驅(qū)動名.ko掛載驅(qū)動，其結果為：

上述驅(qū)動代碼的測試代碼如下：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>int main(int argc,char *argv[])
{char filePath[] = "/dev/hello_misc";// 打開文件int fd = open(filePath,O_RDWR);if(fd < 0){printf("opening is failed.\n");return -1;}elseprintf("opening is successful.\n");// 讀取char buff1[32],buff2[32] = "hello this is app";read(fd,buff1,sizeof(buff1));printf("buff1 is %s.\n",buff1);// 寫入write(fd,buff2,sizeof(buff2));	close(fd);return 0;
}

使用./+程序名運行測試代碼后，得結果如下：

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驅(qū)動模塊傳參

總所周知，應用程序傳參是通過shell終端傳，只要將main函數(shù)按照下面格式書寫即可完成傳參操作

int main(int argc ,char *argv[])
{return 0;
}

相比之下，驅(qū)動模塊傳遞參數(shù)需要借助其他函數(shù)完成傳參操作：

1. 傳遞單個參數(shù)給內(nèi)核

module_param(name, type, perm)

參數(shù)解釋：

• name:參數(shù)名，既是外部參數(shù)名，又是內(nèi)部參數(shù)名。

• type:參數(shù)的數(shù)據(jù)類型，可取int、charp等。

• perm:訪問權限。八進制，如:0777。0表示該參數(shù)在文件系統(tǒng)中不可見。

注意：傳遞字符作為參數(shù)時數(shù)據(jù)類為charp，而不是char.

2.傳遞數(shù)組給內(nèi)核

module_param_array(name, type, nump, perm)

• module_param_array(name,type,nump,perm)
• name:數(shù)組參數(shù)名，既是外部參數(shù)，又是內(nèi)部參數(shù)
• type:參數(shù)的數(shù)據(jù)類型
• nump:終端傳給數(shù)組的實際元素個數(shù)（指針變量）
• perm:訪問權限，0644。0表示該參數(shù)在文件系統(tǒng)中不可見

3.傳遞字符串給內(nèi)核

module_param_string(name, string, len, perm)

• name:參數(shù)名，外部參數(shù)名
• string:內(nèi)部參數(shù)名（內(nèi)部字符數(shù)組名）
• len:數(shù)組長度
• perm:訪問權限，0644。0表示該參數(shù)在文件系統(tǒng)中不可見

傳遞參給內(nèi)核的作用：

• 1.設置驅(qū)動的相關參數(shù)，如：設備數(shù)量、設備緩沖區(qū)大小等等。
• 2.可進行安全校驗，放置驅(qū)動被他人盜用。

說明：
參數(shù)傳遞的適用時機為 加載驅(qū)動到內(nèi)核時，命令形式為：insmod +驅(qū)動名.ko +參數(shù)1名=參數(shù)值 參數(shù)2名=參數(shù)值 ……。例如下面示例中使用insmod file.ko date=12傳遞參數(shù)：

#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>// 保存參數(shù)
static int date;
static int date1;
static int data[5];
static int count;
static char str[32];
static char *strData;// 傳遞單個參數(shù)
module_param(date,int,S_IRUGO|S_IWUSR); // 可讀可寫
module_param(date1,int,S_IRUGO); // 可讀可寫
module_param(strData,charp,S_IRUGO); // 可讀// 傳遞多個參數(shù)
module_param_array(data,int,&count,S_IRUGO); // 可讀
module_param_string(str,str,sizeof(str),S_IRUGO); // 可讀// 驅(qū)動的入口函數(shù)
static int __init dev_init(void)
{int i=0;if(strcmp(str,"myTest")!=0){printk("dev_init error\r\n");return -1;}printk("---------------------------------------\r\n");printk(KERN_EMERG"dev_init is successful!\r\n");for(i=0;i<count;++i)printk("data[%d] = %d \r\n",i,data[i]);printk("str:%s  strData:%s\r\n",str,strData);printk("date:%d  count:%d\r\n",date,count);data[1] = 111;date = 10;date1 = 111;return 0;
}//驅(qū)動的出口函數(shù)
static void __exit dev_exit(void)
{int i=0;for( i=0;i<count;++i)printk("data[%d] = %d \r\n",i,data[i]);printk("date:%d  count:%d\r\n",date,count);printk(KERN_EMERG"dev_exit is successful\r\n");
}module_init(dev_init);
module_exit(dev_exit);
MODULE_LICENSE("GPL v2");
MODULE_AUTHOR("zhouxianjie0716@qq.com");

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注冊字符設備

步驟一：驅(qū)動初始化，需要申請設備號，初始化并且注冊cdev結構體，初始化硬件；

可使用動態(tài)申請或靜態(tài)申請設備號，其中動態(tài)申請設備號一般在235-255,靜態(tài)申請則一般由用戶手動輸入。

靜態(tài)申請的函數(shù)原型為：

 int register_chrdev_region(dev_t, unsigned, const char *);

參數(shù)含義：

• from: 自定義的 dev_t 類型設備號。
• count: 申請設備的數(shù)量。
• name: 申請的設備名稱。
  函數(shù)返回值：申請成功返回 0，申請失敗返回負數(shù)。

動態(tài)申請的函數(shù)原型為：

 int alloc_chrdev_region(dev_t *, unsigned, unsigned, const char *);

參數(shù)含義：

• dev : 會將申請完成的設備號保存在 dev 變量中。
• baseminor: 次設備號可申請的最小值。
• count: 申請設備的數(shù)量。
• name: 申請的設備名稱。
  函數(shù)返回值：申請成功返回 0，申請失敗返回負

Linux 內(nèi)核中將字符設備抽象成一個具體的數(shù)據(jù)結構 (struct cdev), 我們可以理解為字符設備對象，cdev 記錄了字符設備號、內(nèi)核對象、文件操作 file_operations 結構體（設備的打開、讀寫、關閉等操作接口）等信息:

struct cdev {struct kobject kobj; //內(nèi)嵌的內(nèi)核對象.struct module *owner; //該字符設備所在的內(nèi)核模塊的對象指針. const struct file_operations *ops; //該結構描述了字符設備所能實現(xiàn)的方法，是極為關鍵的一個結構體.struct list_head list; //用來將已經(jīng)向內(nèi)核注冊的所有字符設備形成鏈表. dev_t dev; //字符設備的設備號，由主設備號和次設備號構成. unsigned int count; //隸屬于同一主設備號的次設備號的個數(shù). 
};

初始化設備描述集cdev結構體的函數(shù)原型為：

void cdev_init(struct cdev *, const struct file_operations *);

參數(shù)含義：

• 參數(shù)1：表示是抽象設備結構體；
• 參數(shù)2：表示文件操作集；

注冊設備到內(nèi)驅(qū)使用下面函數(shù)

int cdev_add(struct cdev *, dev_t,  unsigned);

參數(shù)含義：

• 參數(shù)1：為要添加的 struct cdev 類型的結構體
• 參數(shù)2：為申請的字符設備號
• 參數(shù)3：為和該設備關聯(lián)的設備編號的數(shù)量
  若函數(shù)在內(nèi)核中添加成功返回 0，添加失敗返回負數(shù)。

步驟二：構建設備文件操作描述集file_operations

也就是read、write、open、close等函數(shù)。

步驟三：生成并且添加設備節(jié)點

• 手動添加設備節(jié)點：也就是在加載驅(qū)動到內(nèi)核時添加，即mknod + 路徑/設備名 +設備類型 + 主設備號 + 次設備號
• 自動添加設備節(jié)點：初始化內(nèi)核時，使用函數(shù)自動添加。即先試用函數(shù)class_create創(chuàng)建一個類，在使用函數(shù)device_create創(chuàng)建并且添加設備節(jié)點。

class_create函數(shù)說明：

#define class_create(owner, name) \
({ \
static struct lock_class_key __key; \ __class_create(owner, name, &__key); \
})

函數(shù)作用：
用于動態(tài)創(chuàng)建設備的邏輯類，并完成部分字段的初始化，然后將其添加進 Linux 內(nèi)核系統(tǒng)。

參數(shù)含義：

• owner：指向函數(shù)即將創(chuàng)建的這個 struct class 的模塊。一般為 THIS_MODULE。
• name：代表即將創(chuàng)建的 struct class 變量的名字。
  返回值：struct class * 類型的類。

device_create函數(shù)說明：

struct device *device_create(struct class *cls, struct device *parent, dev_t devt, void *drvdata, const char *fmt,...);

函數(shù)作用：
用來在 class 類中下創(chuàng)建一個設備屬性文件，udev 會自動識別從而進行設備節(jié)點的創(chuàng)建。

參數(shù)含義：

• cls：指定所要創(chuàng)建的設備所從屬的類。
• parent:指定該設備的父設備，如果沒有就指定為 NULL。
• devt:指定創(chuàng)建設備的設備號。
• drvdata:被添加到該設備回調(diào)的數(shù)據(jù)，沒有則指定為 NULL。
• fmt：添加到系統(tǒng)的設備節(jié)點名稱。

返回值：struct device * 類型結構體的設備

步驟四：注銷字符設備驅(qū)動，

• 步驟一：使用函數(shù)unregister_chrdev_region釋放設備號

void unregister_chrdev_region(dev_t, unsigned)

該函數(shù)只有一個參數(shù)，為要刪除設備的設備號，并且函數(shù)無返回值。

• 步驟二：使用函數(shù)cdev_del步驟二：刪除設備操作集卸載cdev

void cdev_del(struct cdev *);

該函數(shù)只有一個參數(shù)，為要刪除的 struct cdev 類型的結構體，并且函數(shù)無返回值。

• 步驟三：使用函數(shù)device_destroy卸載設備

void device_destroy(struct class *cls, dev_t devt);

用來刪除 cls 類中的devt設備屬性文件，udev 會自動識別從而進行設備節(jié)點的刪除。

• 步驟四：使用函數(shù)class_destroy刪除類class

 void class_destroy(struct class *cls);

該函數(shù)只有一個參數(shù)，為要刪除的類，并且函數(shù)無返回值。

示例代碼

#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/kdev_t.h>
#include <linux/cdev.h>#define DEVICE_NUMBER 1 // 設備數(shù)量
#define DEVICE_SNAME "schrdev" // 靜態(tài)申請時設備名
#define DEVICE_ANAME "achrdev" // 動態(tài)申請時設備名
#define DEVICE_MINOR_NUM 0 // 次設備號起始地址
#define DEVICE_CLASS_NAME "myTestClass" // 類名
#define DEVICE_MYNAME "mytest"// 打開設備
int chrdev_open(struct inode*inode,struct file*file)
{printk("chrdev_open is opened\r\n");return 0;
}// 保存設備號 其中前12位為主設備號 后20位為次設備號
static dev_t dev_num;// 定義主設備號 次設備號
static int major_num,minor_num; // 設備信息描述集
struct cdev cdev;// 類描述集
struct class *cls;// 設備描述集
struct device*device;// 傳遞單個參數(shù)
module_param(major_num,int,S_IRUGO); // 可讀
module_param(minor_num,int,S_IRUGO); // 可讀// 文件操作集
struct file_operations chrdev_opr = {.owner = THIS_MODULE,.open = chrdev_open
};// 驅(qū)動的入口函數(shù)
static int __init dev_init(void)
{int ret;/* 步驟一：申請設備號 */// 有傳遞主設備號就靜態(tài)申請if(major_num){	dev_num = MKDEV(major_num, minor_num);//將主設備號 次設備號合并成設備號//參數(shù)分別表示 設備號 設備數(shù)量 設備名稱ret = register_chrdev_region(dev_num, DEVICE_NUMBER, DEVICE_SNAME); if(ret < 0){printk("dev_init error\r\n");return -1;}}	// 否則就動態(tài)申請else{// 參數(shù)：設備號 次設備號起始地址 設備數(shù)量 設備名稱ret = alloc_chrdev_region(&dev_num , DEVICE_MINOR_NUM, DEVICE_NUMBER, DEVICE_ANAME);if(ret < 0){printk("dev_init error\r\n");return -1;}// 獲取主設備號 次設備號major_num = MAJOR(dev_num);minor_num = MINOR(dev_num);}printk("---------------------------------------\r\n");printk("dev_num:%d major_num:%d minor_num:%d\r\n",dev_num,major_num,minor_num);/* 步驟二：初始化設備 */// 初始化cdevcdev.owner = THIS_MODULE;// 初始化設備  cdev_init(&cdev, &chrdev_opr);/* 步驟三：注冊設備到內(nèi)核 *///添加(注冊)到內(nèi)核 參數(shù)： 設備   設備號  設備數(shù)量cdev_add(&cdev, dev_num, DEVICE_NUMBER);/* 步驟四：先創(chuàng)建類再自動創(chuàng)建添加設備名稱*/// 創(chuàng)建類 參數(shù)1： 類的歸屬   參數(shù)2： 類名cls = class_create(THIS_MODULE,DEVICE_CLASS_NAME);// 創(chuàng)建設備 參數(shù)1： 歸屬到類   參數(shù)2：設備的父設備 參數(shù)3：設備號 參數(shù)4：添加到設備的回調(diào)數(shù)據(jù) 參數(shù)5：設備名device = device_create(cls,NULL,dev_num,NULL,DEVICE_MYNAME);printk("auto add device name\r\n");return 0;
}//驅(qū)動的出口函數(shù)
static void __exit dev_exit(void)
{/* 步驟一：注銷設備號 參數(shù)：設備號   設備數(shù)量 */ unregister_chrdev_region(MKDEV(major_num, minor_num), DEVICE_NUMBER);/* 步驟二：刪除設備操作集 */cdev_del(&cdev);/* 步驟三：刪除設備*/device_destroy(cls,dev_num);/* 步驟四： 刪除類*/class_destroy( cls);printk(KERN_EMERG"dev_exit is successful\r\n");
}module_init(dev_init);
module_exit(dev_exit);
MODULE_LICENSE("GPL v2");
MODULE_AUTHOR("zhouxianjie0716@qq.com");

使用加載驅(qū)動到內(nèi)核insmod file.ko命令，得結果

在測試驅(qū)動前需要使用mknod /dev/mytest c 236 0創(chuàng)建設備文件，命令格式為：mknod + /路徑/設備名稱 +設備類型+主設備號 + 次設備號。

然后就可寫一個應用程序來測試我們的字符驅(qū)動是否成功注冊，測試源碼如下：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>int main(int argc,char* argv[])
{char name[] = "/dev/mytest";int fd = open(name,O_RDONLY); // 僅讀if(fd < 0){printf("open is failed\n");return -1;}close(fd);return 0;
}

執(zhí)行測試程序后結果如下：

注意：在運行測試程序時，一定要先創(chuàng)建驅(qū)動文件，否則就會報段錯誤，具體如下：

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雜項設備與字符設備的比較：

• 雜項設備的主設備號固定為10，而字符設備的主設備號需要創(chuàng)建。
• 雜項設備的創(chuàng)建相對簡單，只需要填充設備操作集結構體、雜項設備結構體再注冊即可。而字符設備需要經(jīng)過 申請設備號、初始化并且注冊cdev結構體、初始化硬件、構建設備文件操作描述集、生成并且添加設備節(jié)點。
• 雜項設備與字符設備都需要構建文件操作描述集。(應用層調(diào)用驅(qū)動的核心)