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涉及到知识点：
设备号
创建设备文件
设备注册
重要数据结构
设备操作
1，主次设备号
字符设备通过字符设备文件来存取。字符设备文件由使用ls -l 的输出的第一列的"c"标识。如果在/dev中使用ls -l命令，会看到在设备文件项有2个数（由一个逗号分隔）这些数字就是设备文件的主次设备编号。
主设备号用来标识与设备文件相连的驱动程序。作用：当设备文件对应的主设备号和驱动程序对应的主设备号一样的时候，这时主设备文件和驱动程序是相匹配的。其体现的意义是，主设备号是属于那一种设备即：主设备号用来反映设备类型。
次设备号被驱动程序用来辨别操作的是哪个设备，即：次设备号用来区分同类型的设备。
Q：内核中如何描述设备号？
A: dev_t
其实质为unsigned int 32位整数，其中高12位为主设备号，低20位为次设备号。
Q：如何从dev_t中分解出主设备号？
A: MAJOR(dev_t dev)
Q: 如何从dev_t中分解出次设备号？
A: MINOR（dev_t dev）
linux内核如何给设备分配主设备号？
可以采用静态申请，动态申请两种方法。
静态申请：
1，根据Documentation/devices.txt,确定一个没有使用的主设备号；
2，使用register_chrdev_region 函数注册设备号。
优点：简单
缺点：一旦驱动被广泛使用，这个随机选定的主设备号可能会导致设备号冲突，而使驱动程序无法注册。
静态申请函数：
int register_chrdev_region(dev_t from,unsigned count,const char *name)
功能：申请使用从from 开始的 count个设备号（主设备号不变，次设备号增加，如果次设备号溢出，主设备号加1）
参数：
from: 希望申请使用的设备号
count: 希望申请使用设备号数目
name: 设备名（体现在/proc/devices）
动态申请：
方法：使用 alloc_chrdev_region 分配设备号
优点：简单，易于驱动推广
缺点：无法在安装驱动前创建设备文件（因为安装前还没有分配到主设备号）。
解决办法：安装驱动后，从/proc/devices中查询设备号
动态申请函数：
int alloc_chrdev_region(dev_t *dev,unsigned baseminor,unsigned count,const char *name)
功能：请求内核动态分配count个设备号，且次设备号从baseminor开始。
参数：
dev:分配到的设备号
baseminor:起始次设备号
count:需要分配的次设备号数目
name:设备名（体现在/proc/devices）
注销设备号：
不论使用何种方法分配设备号，都应该在不再使用它们时释放这些设备号。
注销设备号函数：
void unregister_chrdev_region(dev_t from,unsigned count)
功能：释放从from开始的count个设备号
创建设备文件：
1，手工创建：
2，自动创建：
手工创建：使用mknod命令手工创建，
mknod用法： mknod filename type major minor
filename: 设备文件名
type:设备文件类型
major:主设备号
minor:次设备号
例： mknod serial0 c 100 0
重要数据结构
在linux字符设备驱动程序设计中，有3种非常重要的数据结构：
Struct file
Struct inode
Struct file_operations
Struct file: 代表一个打开的文件。系统中每个打开的文件在内核空间都有一个关联的 struct file。他由内核在打开文件时创建，在文件关闭后释放。
重要成员：
loff_t f_pos /*文件读写位置*/
struct file_operations *f_op
Struct inode: 用来记录文件的物理上的信息。因此，他和代表打开文件的file结构是不同的。一个文件可以对应多个file 结构，但只有一个inode 结构。
重要成员：
dev_t i_rdev: 设备号
Struct file_operations: 一个函数指针的集合，定义能在设备上进行的操作。结构中的成员指向驱动中的函数，这些函数实现一个特别的操作，对于不支持的操作保留为NULL.
例：mem_fops
struct file_operations mem_fops={
.owner = THIS_MODULE,
.llseek = mem_seek,
.read = mem_read,
.write = mem_write,
.ioctl = mem_ioctl,
.open = mem_open,
.release = mem_release,
};
应用程序如何访问驱动程序？ 参照内核代码导读（read_write.c）
字符设备驱动程序实现过程：
设备注册：在linux2.6内核中，字符设备使用 struct cdev 来描述。
字符设备的注册可分为如下3个步骤：
1,分配cdev
struct cdev 的分配可使用 cdev_alloc 函数来完成
struct cdev *cdev_alloc(void)
2,初始化cdev （主要工作是把file_operation和驱动程序绑定起来）
struct cdev 的初始化使用 cdev_init 函数来完成
void cdev_init(struct cdev *cdev,const struct file_operations *fops)
参数：
cdev: 待初始化的cdev 结构
fops: 设备对应的操作函数集
3,添加cdev （主要工作是把驱动程序注册到内核中）
struct cdev 的注册使用 cdev_add 函数来完成。
int cdev_add(struct cdev *p,dev_t dev,unsigned count)
参数：
p: 待添加到内核的字符设备结构
dev: 设备号
count: 添加的设备个数
完成了驱动程序的注册，下一步该做什么呢？？？
实现设备所支持的操作
设备操作： （主要工作是将file_operation中的函数实现）
int (*open)(struct inode *,struct file *)
在设备文件上的第一个操作，并不要求驱动程序一定要实现这个方法。如果该项为NULL，设备的打开操作永远成功。
open 方法是驱动程序用来为以后的操作完成初始化准备工作的，在大部分驱动程序中，open完成如下工作：
1,初始化设备
2,标明次设备号
void (*release)(struct inode *,struct file *)
当设备文件被关闭时调用这个操作。与 open 相仿，release也可以没有。
release 方法的作用正好与 open 相反，这个设备方法有时也称为 close,他完成如下工作：
关闭设备
ssize_t (*read)(struct file *,char _user *,size_t,loff_t *)
从设备中读取数据
ssize_t (*write)(struct file *,const char _user *,size_t,loff_t *)
向设备发送数据
读和写方法都完成类似的工作：从设备中读取数据到用户空间；将数据传送给驱动程序，他们的原型也相当相似：
ssize_t xxx_read(struct file *filp,char _user * buff,size_t count,loff_t * offp);
sizze_t xxx_write(struct file *filp,char _user * buff,size_t count,loff_t *offp);
对于2个方法，filp是文件指针，count是请求传输的数据量，buff参数指向数据缓存，最后，offp 指出文件当前的访问位置。
read和write方法的buff 参数是用户空间指针，因此，他不能被内核代码直接引用，理由如下：
用户空间指针在内核空间时可能根本是无效的---没有那个地址的映射。
内核提供了专门的函数用于访问用户空间的指针，例如：
int copy_from_user(void *to,const void _user *from,int n)
int copy_to_user(void _user *to,const void *from,int n)
unsigned int (*poll)(struct file *,struct poll_table_struct *)
对应select系统调用
int (*ioctl)(struct inode *,struct file *,unsigned int,unsigned long)
控制设备
int (*mmap)(struct file *,struct vm_area_struct *)
将设备映射到进程虚拟地址空间中
off_t(*llseek)(struct file *,loff_t,int)
修改文件的当前读写位置，并将新位置作为返回值
设备注销：
字符设备的注销使用 cdev_del 函数来完成。
int cdev_del(struct cdev *p)
参数：
p: 要注销的字符设备结构
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发表于 2011-12-20 09:44