字符設備驅動之misc驅動

字符設備驅動之misc驅動

  Misc驅動，在LDD3上面基本沒講，但由於其方便，現在使用已經相當廣泛。本文首先介紹了普通字符驅動的結構即流程，之後將misc字符驅動與普通字符驅動進行了比較。最後通過源碼對misc有更進一步的認識與瞭解。

如果對字符設備驅動是初次接觸，不是特別瞭解驅動的框架，可以參考 字符設備驅動內核框架小結（一），這篇文章非常清晰、完整的介紹字符設備驅動的一系列知識。

1.      普通字符驅動結構及相應的流程

1.1結構圖

 

1.2流程

1.  申請設備號，特別注意：對於一個新的驅動程序，由於使用驅動程序的人並不一定只有我們自己，其可能被廣泛使用，隨機選定的主設備號可能造成衝突和麻煩。最好不要     隨機選擇一個當前未使用的設備號，而應該用動態分配機制去獲取主設備號。

                   即驅動程序應該使用alloc_chrdev_region而不是register_chrdev_region函數。

2. 完成cdv的註冊，調用cdev_add()函數向系統註冊字符設備

3.  調用cdev_de()函數從系統註銷字符設備。

4. 用unregister_chrdev_region()函數釋放原先申請的設備號。

2.misc驅動

Misc設備驅動與一般字符驅動的優點與聯繫：

優點：

1.   節省主設備號：使用普通字符設備驅動框架，不管該設備的主設備號是靜態或者是動態分佈的都會使用一個主設備號。而miscdevice結構體的主設備號是固定的，MISC_MAJOR定義爲10，在linux內核中，大概可以找到200多處使用miscdevice框架結構的驅動。

2.  使用方便：Misc驅動不再直接採用registe_chrdev_region()或者alloc_chrdev_region()、cdev_add()之類的原始方法申請設備號、註冊，而是才用miscdevice的註冊方法misc_register(struct miscdevice * misc)。因爲它已經封裝和優化的很好，能很大程度上簡化我們的工作量。

3.  利於linux驅動的分層設計思想：由於Linux驅動傾向於分層設計，各個具體的設備都可以找到它歸屬的類型，從而嵌套它相應的架構上面，並且只需要實現最底層的那一部      分。因爲有些設備不知道它屬於什麼類型，Misc驅動的引入，很好的解決了這個問題，同時它使用起來也更加的方便。

聯繫：

1.miscdevice本質上也是字符設備，只是具體的miscdevice實例調用misc_register()的時候自動完成了爲相應類添加設備、動態獲取次設備號。

3.相關源代碼

3.1 miscdevice結構體

include\linux\Miscdevice.h     內核版本：2.6.11.12

struct miscdevice  {
	int minor;
	const char *name;
	struct file_operations *fops;
	struct list_head list;
	struct device *dev;
	struct class_device *class;
	char devfs_name[64];
};

extern int misc_register(struct miscdevice * misc);
extern int misc_deregister(struct miscdevice * misc);

3.2  misc_register函數

/**
 *	misc_register	-	register a miscellaneous device                <span style="font-family: monospace; white-space: pre; background-color: rgb(240, 240, 240);">linux/drivers/char/misc.c</span>
 *	@misc: device structure
 *	
 *	Register a miscellaneous device with the kernel. If the minor
 *	number is set to %MISC_DYNAMIC_MINOR a minor number is assigned
 *	and placed in the minor field of the structure. For other cases
 *	the minor number requested is used.
 *
 *	The structure passed is linked into the kernel and may not be
 *	destroyed until it has been unregistered.
 *
 *	A zero is returned on success and a negative errno code for
 *	failure.
 */
 
int misc_register(struct miscdevice * misc)
{
	struct miscdevice *c;
	dev_t dev;
	int err;

	down(&misc_sem);
	list_for_each_entry(c, &misc_list, list) {
		if (c->minor == misc->minor) {
			up(&misc_sem);
			return -EBUSY;
		}
	}

	if (misc->minor == MISC_DYNAMIC_MINOR) {
		int i = DYNAMIC_MINORS;
		while (--i >= 0)
			if ( (misc_minors[i>>3] & (1 << (i&7))) == 0)
				break;
		if (i<0) {
			up(&misc_sem);
			return -EBUSY;
		}
		misc->minor = i;
	}

	if (misc->minor < DYNAMIC_MINORS)
		misc_minors[misc->minor >> 3] |= 1 << (misc->minor & 7);
	if (misc->devfs_name[0] == '\0') {
		snprintf(misc->devfs_name, sizeof(misc->devfs_name),
				"misc/%s", misc->name);
	}
	//由主、次設備號生產設備號
	dev = MKDEV(MISC_MAJOR, misc->minor);
*/
/**
 *struct class_device *class_simple_device_add(struct class_simple *cs, dev_t dev,
 * struct device *device, const char *fmt, ...)
 * 爲一個簡單設備類添加設備。
 *		cs:			將設備添加到此簡單設備類。
 *		dev:		   分配的設備號。
 *		device:		要添加的設備。
 *		fmt:		用於格式化名稱。
*/
	misc->class = class_simple_device_add(misc_class, dev,
					      misc->dev, misc->name);

	if (IS_ERR(misc->class)) {
		err = PTR_ERR(misc->class);
		goto out;
	}

	err = devfs_mk_cdev(dev, S_IFCHR|S_IRUSR|S_IWUSR|S_IRGRP, 
			    misc->devfs_name);
	if (err) {
		class_simple_device_remove(dev);
		goto out;
	}

	/*
	 * Add it to the front, so that later devices can "override"
	 * earlier defaults
	 */
	list_add(&misc->list, &misc_list);
 out:
	up(&misc_sem);
	return err;
}

3.3  misc_deregister函數

/**
 *	misc_deregister - unregister a miscellaneous device                <span style="font-family: monospace; white-space: pre; background-color: rgb(240, 240, 240);">linux/drivers/char/misc.c</span>
 *	@misc: device to unregister
 *
 *	Unregister a miscellaneous device that was previously
 *	successfully registered with misc_register(). Success
 *	is indicated by a zero return, a negative errno code
 *	indicates an error.
 */

int misc_deregister(struct miscdevice * misc)
{
	int i = misc->minor;

	if (list_empty(&misc->list))
		return -EINVAL;

	down(&misc_sem);
	list_del(&misc->list);
*/
/**
 * 當撥除設備時，使用下面的class_simple_device_remove函數刪除類入口。
 */
	class_simple_device_remove(MKDEV(MISC_MAJOR, misc->minor));
	devfs_remove(misc->devfs_name);
	if (i < DYNAMIC_MINORS && i>0) {
		misc_minors[i>>3] &= ~(1 << (misc->minor & 7));
	}
	up(&misc_sem);
	return 0;
}

EXPORT_SYMBOL(misc_register);
EXPORT_SYMBOL(misc_deregister);

參考文獻：

《Linux設備驅動開發詳解 》

《Linux設備驅動程序》