[Linux驱动]字符设备驱动学习笔记（一）

一，主设备号和次设备号代表的含义？linu内核是如果根据主设备号找驱动，次设备号找设备的。

答：通常一个主设备号代表一个驱动，比如在block设备中，一个主设备号代表一个emmc设备，不同次设备号代表的是不同的分区

Linux内核允许多个驱动共享一个主设备号，但更多的设备都遵循一个驱动对一个主设备号的原则。内核维护者一个以主设备号为key的全局哈希表，而哈希表中数据部分则为与该主设备号设备对应的驱动程序（只有一个次设备）的指针或者多个次设备驱动程序组成的数组的指针（次设备共享主设备号）

二，编写字符设备的一般顺序

一，调用kmalloc memset函数对相关结构体（比如设备结构体）进行初始化的动作
二，注册相应的驱动，如平台驱动则调用platform_driver_register(&driver)进行注册，driver是一个全部静态变量。

struct test_dev{
    struct cdev cdev;
    char *test_devname;
    char actname[32];
    unsigned int index;
    struct semphare sem;
}
static struct platform_driver test_driver = {
    .probe = test_probe,
    .remove = test_remove,
    .driver = {
        .name = "test_char",
        .owner = THIS_MODULE,
    },
};


#define TEST_NUM 10
static struct test_dev *test_devices;
static int __init test_init(void)
{
    int result;
    test_devices=kmalloc(TEST_NUM*sizeof(struct test_dev),GFP_KERNEL);
    if(!test_devices)
    {
        result = -ENOMEM
        printk(“alloc test_devices fail
”);
        goto fail_malloc;
    }
    memset(test_devices,0,TEST_NUM*sizeof(struct test_dev));
    result = platform_driver_register(&test_driver);
    if (result)
    {
        printk("fail to register test_driver");
        goto fail_driver_register;
    }
    return 0
fail_driver_register:
    return result;
fail_malloc:
    return result;
}
module_init(test_init);

三,接来下会调用到test_probe()函数，该函数首先alloc_chrdev_region()函数分配主设备号和次设备号，然后调用cdev_init()函数来注册真正的字符设备，void cdev_init(struct cdev*cdev,struct file_operations *fops)最后调用cdev_add()函数来告诉内核该结构体的信息init cdev_add(struct cdev*cdev,dev_t num,unsigned int count)

int test_probe(struct platform_device *dev)
{
    int result;
    dev_t devno;
    result = alloc_chrdev_region(&devno,0,TEST_NUM,"testchar");
    if(result<0)
    {
        printk();
        goto fail_alloc_chrdev;
    }
    major = MAJOR(devno);
    for(int i=0;i<TEST_NUM;I++)
    {
        devno=MKDEV(major,i);
        cdev_init(&test_devices[i].cdev,&test_fops);
        test_devices[i].cdev.owner = THIS_MODULE;
        test_devices[i].cdev.ops = &test_fops;
        result = cdev_add(&test_devices[i].cedv,devno,1);
        if(result)
        {
            printk("cdev add fail
");
            goto fail_register_chrdev;
        }

    }
    return 0;
fail_register_chrdev:
    cdev_del(&test_devices[i].cdev);
    unregister_chrdev_region(MKDEV(major,0),TEST_NUM);

}

三，阻塞型I/O

如果在调用字符设备的read write方法中，设备没有准备好可能导致用户层要去读取的进程阻塞（默认），将其置入休眠直到请求可以继续。将进程置入休眠要注意的两点
（1）不要再原子上下文中进行休眠，驱动程序不能再拥有自旋锁，RCU锁时候休眠，拥有信号量的进程休眠是合法的，但是等待此信号量的其它进程也必须休眠，因此拥有信号量的进程休眠时间要足够短
（2）当进程唤醒的时候不知道发生过什么，所以检查以确保我们等待的条件真正为真。
让进程休眠的方法：
wait_event()相关的函数
唤醒进程方法
wake_up()相关的函数

如何实现非阻塞的I/O操作
答：填充filp->f_flags中的O_NONBLOCK flag，如果以非阻塞方式打开，如果此时设备没有就绪好的数据，那么会返回-EAGAIN错误。

四，设备文件的访问控制

1，让一个进程独享设备，通过维护一个原子变量

使用实例：adb的驱动程序，每次只让adbd一个进程使用该设备。

static int scull_s_poen(struct inode*inode,struct file*filp)
{
    struct scull_dev *dev = &scull_s_device;
    if(!atomic_dec_and_test(&scull_s_available)){
        atomic_inc(&scull_s_available);
        return -EBUSY;
    }
    if((filp->flags & O_ACCMODE)==O_WRONLY)
        SCULL_trim(dev);
    filp->priate_data=dev;
    return 0;
}

2，限制每次只由一个用户访问

spin_lock(&scull_u_lock);       //scull_u_lock是全局变量，所以用自旋锁，自选锁使用过程不能睡眠
if(scull_u_count && (scull_u_owner != current->uid) &&(scull_u_owner != current->euid) && !capable(CAP_DAC_OVERRIDE) )
{
    spin_unlock(&scull_u_lock);
    return -EBUSY;
}
if(scull_u_count == 0)
{
    scull_u_owner=current->uid;  //第一个访问设备的用户为属主用户
}
scull_u_count++;
spin_unlock(&scull_u_lock);