Linux设备文件的创建

/************************************************************************************

*本文为个人学习记录，如有错误，欢迎指正。

*本文参考资料： 

*　　　　　　　　http://www.cnblogs.com/chen-farsight/p/6154941.html

*　　　　　　　　https://blog.csdn.net/yueqian_scut/article/details/46771595

************************************************************************************/

1. 创建设备文件的两种方式

（1）手动创建：mknod命令

在驱动程序insmod成功之后，通过mknod命令手动创建设备文件至/dev目录下：mknod /dev/xxx  c  主设备号 次设备号。（"c"表示字符设备、"b"表示块设备、"p"表示网络设备）

（2）自动创建设备文件：mdev

在设备驱动注册到系统后，调用class_create为该设备在/sys/class目录下创建一个设备类，再调用device_create函数为每个设备创建对应的设备，并通过uevent机制调用mdev（嵌入式linux由busybox提供）来调用mknod创建设备文件至/dev目录下。

2. 自动创建设备文件过程分析

2.1 相关数据结构

struct class和struct device则通过sysfs向用户层提供信息。

 class_private是class的私有结构，class通过class_private注册到系统中；device_private是device的私有结构，device通过device_private注册到系统中。注册到系统中也是将相应的数据结构加入到系统已经存在的链表中，但是这些链接的细节并不希望暴露给用户，也没有必要暴露出来，所以才有private的结构。

//所在文件/kernel/include/linux/device.h
//设备类
struct class 
{
　　const char *name; //设备类名称
　　struct module *owner;//创建设备类的module
　　struct class_attribute *class_attrs;//设备类属性
　　struct device_attribute *dev_attrs;//设备属性
　　struct kobject *dev_kobj;//kobject再sysfs中代表一个目录
　　.....................
　　struct class_private *p;//设备类得以注册到系统的连接件
};

//drivers/base/base.h
struct class_private
{
　　struct klist class_devices;//设备类包含的设备（kobject）
　　..................................
　　struct class *class;//指向设备类数据结构，即要创建的本级目录信息
};

//所在文件/kernel/include/linux/device.h
struct device 
{
　　struct device *parent;        //sysfs/devices/中的父设备
　　struct device_private *p;     //设备得以注册到系统的连接件
　　struct kobject kobj;          //设备目录
　　const char *init_name;        //设备名称
　　struct bus_type *bus;         //设备所属总线
　　struct device_driver *driver; //设备使用的驱动
　　struct klist_node knode_class;//连接到设备类的klist
　　struct class *class;          //所属设备类
　　.....................
};
//所在文件/kernel/drivers/base/base.h
struct device_private 
{
    struct klist klist_children;    //连接子设备
    struct klist_node knode_parent; //加入到父设备链表
    struct klist_node knode_driver; //加入到驱动的设备链表
    struct klist_node knode_bus;    //加入到总线的链表
    struct device *device;          //对应设备结构
};

2.2 创建过程

step1：调用class_create函数在/sys/class目录下创建一个设备类。

/*
　　功能：在/sys/class目录下创建一个目录，目录名是name指定的
　　参数：
　　　　struct module *owner - THIS_MODULE
　　　　const char *name - 设备名
　　返回值：
　　　　成功：class指针
　　　　失败: - bool IS_ERR(const void *ptr)　　判断是否出错
　  　　　　　　long PTR_ERR(const void *ptr)　转换错误码
*/
struct class *class_create(struct module *owner, const char *name);

step2：调用device_create函数在step1创建的设备类目录下创建具体的设备目录和设备属性文件。

/* 
　　功能：
　　　　在class指针指向的目录下再创建一个目录，目录名由const char *fmt, ...指出、并导出设备信息（dev_t）
　　参数：
　　　　struct class *cls - class指针
　　　　struct device *parent - 父对象,NULL
　　　　dev_t devt - 设备号
　　　　void *drvdata - 驱动私有数据
　　　　const char *fmt, ... - fmt是目录名字符串格式，...就是不定参数
　　返回值：
　　　　成功 - device指针
　　　　失败 - bool IS_ERR(const void *ptr)　　判断是否出错
　　　　　　　long PTR_ERR(const void *ptr) 　　转换错误码
*/
struct device *device_create(struct class *cls, struct device *parent, dev_t devt, void *drvdata, const char *fmt, ...);

step3：在/dev创建设备文件（系统自动进行）

step1、step2都是在sysfs文件系统中创建目录或者文件，而应用程序访问的设备文件则需要创建在/dev/目录下。该项工作由mdev完成（需保证根文件系统支持mdev，由busybox配置）。

2.2 注销过程

step1：删除设备类目录下的设备

/*
　　功能：删除device_create创建的目录
　　参数：
　　　　struct class *cls - class指针
　　　　dev_t devt - 设备号
*/
void device_destroy(struct class *cls, dev_t devt);

step2：删除/sys/class目录下的设备类

/*
　　功能：删除class指针指向的目录
　　参数：
　　　　struct class *cls - class指针
*/
void class_destroy(struct class *cls);