字符设备驱动模型

1.设备描述结构cdev
驱动模型种类繁多，这就需要我从众多的模型中提取出他们的一些共性：
a.驱动初始化
a.1 分配设备描述结构
a.2 初始化设备描述结构
a.3 注册设备描述结构
a.4 硬件初始化
b.实现设备操作
c.驱动注销

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设备描述结构：
在任何一种驱动模型中，设备都会用的内核中的一种结构来描述，我们的字符设备在内核中使用struct cdev 来来描述。
struct cdev {
struct kobject kobj;
struct module *owner;
const struct file__operations *ops;//设备操作集
struct list_head list；
dev__t dev;//设备号
unsigned int count;//设备数
}；
查看/dev目录下的设备号：
ls -l /dev
每行的第五，六分别为主次设备号。
主设备号将驱动程序与设备文件建立联系，
次设备号是让驱动程序区分串口1，串口2.区分同类型的设备。

a.设备号操作：
linux内核中使用dev_t类型来定义设备号，dev_t这种类型其实质为32为的unsigned int ,其中高12为为主设备号，低20为为此设备号。
1.如何知道主次设备号。怎么组合成dev_t类型？
dev_t dev = MKDEV
2.如何从dev_t中分解出主次设备号？
主设备号=MAJOR(dev_t dev)
次设备号=MINOR(dev_t dev)

b.设备号分配：
静态申请：开发者自己选择一个数字作为主设备号，然后通过函数register_chrdev_region向内核申请使用，缺点：如果申请使用的设备号已经被内核中的其他驱动使用了，则申请失败。
动态分配：
使用alloc_chrdev_region由内核分配一个可用的主设备号。
优点：因为内核知道哪些号已经被使用了，所以不会导致分配到已经被使用的号 。

c.设备号注销：
不管使用何种方法分配设备号，都应该在驱动退出时，使用unregister_chrdev_region函数释放这些设备号。

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操作函数集
const struct file_operation *ops;充当了一个映射关系表的作用。
file_operation类似于一张表，将系统调用函数，与驱动程序中的函数对应起来。
对应不支持的操作则设置函数指针为NULL，
struct file_operation dev_fops = {
.llseek= NULL,
.read = dev_read,
}

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2.字符设备驱动模型
a.驱动初始化
a.1 分配描述结构：
cdev变量的定义可以采用静态和动态两种方法
静态分配：struct cdev mdev
动态分配：struct cdev *pdev = cdev_alloc();
a.2 初始化描述结构
struct cdev的初始化使用cdev_init函数来完成。
cdev_init(struct cdev *cdev,const struct file_operation *fops)
cdev:待初始化的cdev结构
fops:设备对应的操作函数集
a.3注册描述结构
字符设备的注册使用cdev_add函数来完成
cdev_add（struct cdev *p,dev_t dev,unsigned count）
p:待添加到内核的字符设备结构
dev:设备号
count:该类设备的设备个数
a.4硬件初始化
b.实现设备操作
open release write llseek read (这些操作别名设备方法)
了解操作什么时候被调用，了解这些操作要完成一些什么功能？
int (*open)(struct inode*,struct file*):打开设备，相应open系统。
int(*release)(struct inode*,struct file*):关闭设备，响应close系统调用。
loff_t(*llseek)(struct file*,loff_t,int):重定位读写指针，响应lseek系统调用。
ssize_t(*read)(struct file*,char __user*,size_t,loff_t*):从设备读取数据，响应read系统调用
ssize_t(*write)(struct file*,const char __user*,size_t,loff_t*):向设备写入数据，响应write系统调用。

struct file:在linux系统中，每一个打开的文件，在内核中都会关联一个struct file，它由内核在打开文件时创建，在文件关闭后释放。
loff_t f_pos /*文件读写指针*/
struct file_operations *f_op/*该文件所对应的操作*/

struct inode:每一个文件系统里面的文件都会关联一个inode结构，该结构主要用来记录文件物理上的信息，因此，它和代表打开文件的file 结构是不同的，一个文件没有被打开时不会关联file结构，但是却会关联一个inode结构。
dev_t i_rdev:设备号。

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设备操作
open :表明次设备号，启动设备。
release:关闭设备
read:从设备中读取数据，将读取到的数据返回给应用程序。
注意：buff参数是来源于用户空间的指针，这类指针都不能被内核代码直接引用，必须使用专门的函数
int copy_from_user(void*to,const_void __user* from,int n)
int copy_to_user(void __user*to,const void *from,int n)

ssize_t (*read) (struct file *filp, char __user *buff, size_t count, loff_t *offp)
参数分析：
filp：与字符设备文件关联的file结构指针, 由内核创建。
buff : 从设备读取到的数据，需要保存到的位置。由read系统调用提供该参数。
count: 请求传输的数据量，由read系统调用提供该参数。
offp: 文件的读写位置，由内核从file结构中取出后，传递进来。

驱动注销：
使用函数cdev_del