【迅為iTop4412學習筆記】8.註冊雜項裝置，以及生成裝置節點
宣告
以下都是我剛開始看驅動視訊的個人強行解讀，如果有誤請指出，共同進步。
本節目標
註冊雜項裝置，並生成裝置節點
首先講一下之前
我們說過linux的關鍵是：驅動和裝置掛載在總線上
比如微控制器EEPROM是IIC協議的，那麼裝置EEPROM掛載在IIC總線上，編寫驅動即可。
對於匯流排
那麼對於LED這種沒協議的咋整？他就是個GPIO，所以Linux弄了一個platform虛擬匯流排，讓這種沒有匯流排的都掛載在這個虛擬總線上，好了 匯流排的事情完成了。
對於裝置
比如我們有1個LED，就註冊一個LED的裝置，LINUX為他分配一個裝置號，那麼假如我有1000個不同的裝置，是不是可以註冊1000個裝置呢？這裡面就有學問了。
Linux為裝置分配裝置號，而每個裝置號又分為主裝置號和次裝置號。主裝置號用來區分不同種類的裝置（0-255一共256個），而次裝置號用來區分同一型別的多個裝置。而對於常用裝置，Linux定死了他的裝置號。我們用命令檢視
cat /proc/devices
返回內容（只截取了字元裝置部分）
Character devices: 1 mem 4 /dev/vc/0 4 tty 4 ttyS 5 /dev/tty 5 /dev/console 5 /dev/ptmx 5 ttyprintk 6 lp 7 vcs 10 misc 13 input 14 sound 21 sg 29 fb 99 ppdev 108 ppp 116 alsa 128 ptm 136 pts 180 usb 189 usb_device 216 rfcomm 226 drm 251 hidraw 252 bsg 253 watchdog 254 rtc
這些主裝置號其實並不是完全任由我們設定，linux會把常用的裝置固定裝置號，比如misc雜項裝置的主裝置號就是10，然後給歸類misc的裝置分配次裝置號來區分。
正文
對於迅為的教程，是本身核心已經有一個裝置的情況下 載入模組 -> 載入編譯進核心的裝置的驅動-> 呼叫probe函式。
這是一個標準的註冊裝置，註冊驅動，呼叫probe()的過程。
然後他在probe()裡又註冊了一個雜項裝置，這樣程式碼很冗長，所以我在此做了一些修改，直接像註冊普通裝置一樣註冊雜項裝置。（程式碼相比，區別就是函式不一樣）。
以模組module來當模板
#include <linux/init.h> 無論註冊裝置還是驅動，我們都要用API函式以及定義結構體，這次也不例外，我們首先開啟雜項裝置的標頭檔案看看
vim include/linux/miscdevice.h
搜尋結構體miscdevice，以下就是我們要用到的部分
#define MISC_DYNAMIC_MINOR 255
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;
};
extern int misc_register(struct miscdevice * misc);
extern int misc_deregister(struct miscdevice *misc);
不知道有沒有注意到，以往我們程式碼只看了結構體和註冊解除安裝函式，為什麼會把巨集定義也放上來呢？因為MISC_DYNAMIC_MINOR是動態次裝置號，結構體內的minor需要我們指定次裝置號是多少。
首先我們要包含標頭檔案（註冊裝置節點的標頭檔案後面再說）
#include <linux/miscdevice.h> // 註冊雜項裝置的標頭檔案
#include <linux/fs.h> // 註冊裝置節點的結構體的標頭檔案
我們要定義結構體，然後在probe函式裡，把結構體傳給註冊函式進行註冊（解除安裝同理）
static struct miscdevice mryang_dev= {
// 次裝置號，可以指定次裝置號是多少，若是想讓linux自己去分配，則定義為巨集定義
.minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,
// 次裝置的名字
.name = "mryang_misc_ctl",
.fops = &mryang_ops,
};
結構體為什麼這麼定義，我們舉個例子
我們之前註冊裝置，有name叫mryang_ctl，其id為-1。怎麼雜項裝置就沒有了呢？其實不然，此雜項裝置非彼雜項裝置，雜項裝置misc是一個統稱，misc才是一個有name有id的裝置。而我們現在說的雜項裝置，misc旗下的亂七八糟的裝置，是這種雜項裝置！
假如說misc有五個兒子，我們喊：misc的兒子出來一下，結果五個孩子根本不知道叫的誰。所以我們要為五個孩子分配一下次裝置號minor，以及次裝置的名字name，這下就對了。喊misc的1號兒子xxx出來，那麼叫誰清清楚楚。
那麼fops是什麼呢？結構體內是這麼定義的
const struct file_operations *fops;
他是一個檔案操作的結構體，對於linux來說，一切皆檔案，所以如果我們的應用要操控LED，自然是開啟LED的檔案描述符，寫入1開，寫入0關（這只是隨便舉的例子！）。這也是為什麼定義標頭檔案fs.h的原因。
沒錯我們又要定義一個結構體，叫mryang_ops，裡面存放這操控這個雜項裝置的各種檔案操作函式，當然，這些操作函式我們也要寫。。。函式該怎麼定義需要去檢視標頭檔案看函式定義是如何定義的。
// 3個檔案操作函式
static int mryang_open(struct inode *inode, struct file *file){
printk(KERN_EMERG "mryang_open!\n");
return 0;
}
static int mryang_release(struct inode *inode, struct file *file){
printk(KERN_EMERG "mryang_release\n");
return 0;
}
static long mryang_unlocked_ioctl( struct file *files, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
printk("cmd is %u\n",cmd);
printk("arg is %lu\n",arg);
return 0;
}
// file_operations 結構體 mryang_ops
static struct file_operations mryang_ops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = mryang_open,
.release = mryang_release,
.unlocked_ioctl = mryang_unlocked_ioctl,
};
然後我們把這個結構體mryang_ops傳給我們註冊雜項裝置的結構體mryang_dev的成員fops。
這個流程感覺像一個套娃，你開啟一個套娃，發現還要開啟一個，你再開啟，發現還要再開啟三個…不過好在全部編寫完成了。
此處挖坑…
結構體定義好了，我們在載入模組的時候註冊，解除安裝模組的時候解除安裝就行，分別寫入註冊、解除安裝雜項裝置的函式
// 寫入載入模組的函式內
misc_register(&mryang_dev);
// 寫入解除安裝模組的函式內
misc_deregister(&mryang_dev);
整個程式
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/miscdevice.h> // 註冊雜項裝置的標頭檔案
#include <linux/fs.h> // 註冊裝置節點的結構體的標頭檔案
#define DEVICE_NAME "mryang_misc_ctl"
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
MODULE_AUTHOR("MrYang");
/*
int (*ioctl) (struct inode *, struct file *, unsigned int, unsigned long);
long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
int (*open) (struct inode *, struct file *);
int (*release) (struct inode *, struct file *);
*/
static int mryang_open(struct inode *inode, struct file *file){
printk(KERN_EMERG "mryang_open!\n");
return 0;
}
static int mryang_release(struct inode *inode, struct file *file){
printk(KERN_EMERG "mryang_release\n");
return 0;
}
static long mryang_unlocked_ioctl( struct file *files, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
printk("cmd is %u\n",cmd);
printk("arg is %lu\n",arg);
return 0;
}
static struct file_operations mryang_ops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = mryang_open,
.release = mryang_release,
.unlocked_ioctl = mryang_unlocked_ioctl,
};
static struct miscdevice mryang_dev= {
// 次裝置號，可以指定次裝置號是多少，若是想讓linux自己去分配，則定義為巨集定義
.minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,
// 次裝置的名字
.name = "mryang_misc_ctl",
.fops = &mryang_ops,
};
static int mryang_init(void)
{
printk(KERN_EMERG "HELLO MrYang\n");
printk(KERN_EMERG "return %d\n", misc_register(&mryang_dev) );
return 0;
}
static void mryang_exit(void)
{
printk(KERN_EMERG "Bye MrYang\n");
misc_deregister(&mryang_dev);
}
module_init(mryang_init);
module_exit(mryang_exit);
載入和解除安裝只會輸出模組資訊，那麼我們怎麼判斷是否成功註冊了雜項裝置呢？
- misc_register()和之前的註冊的函式都有返回值，我們可以在程式裡列印他們的返回值來檢視
- 使用命令檢視
此命令檢視裝置節點
ls /dev
mryang_misc_ctl 確實出現在了返回的列表裡
檢視雜項裝置號
cat /proc/misc
返回 46 mryang_misc_ctl，說明雜項裝置的次裝置有mryang_misc_ctl，其次裝置號為46
結束
註冊雜項裝置雖然步驟跟註冊裝置類似，但是我們要注意到，我們現在說的註冊雜項裝置，其實只是為了在雜項裝置misc下注冊的，目的是為了給他分配一個次裝置號（兒子就是兒子，地位和爸爸和叔叔不是同一輩啊…）
除了註冊了雜項裝置，我們還為裝置生成了裝置節點，以便上層呼叫。比如上層發出命令LED0開，LED1關。裝置節點裡的檔案操作函式就會發揮作用。比如開啟就呼叫mryang_open，關閉呼叫mryang_release，操作裝置就呼叫mryang_unlocked_ioctl()傳入命令和引數。
對於本節我們雖然寫了 但是沒有用上，而後面，我們就會來使用這些。