字符設備的驅動程序開發步驟大緻都是差不多的，這裡繪制了一張圖來形象的反應字符設備驅動程序的關鍵步驟：

我們創建一個字符設備的時候，首先要得到一個設備号，分配設備号的途徑有靜态分配和動态分配；拿到設備的唯一 ID，我們需要實現 file_operation 并保存到 cdev 中，實現 cdev 的初始化；然後我們需要将我們所做的工作告訴内核，使用 cdev_add() 注冊 cdev；最後我們還需要創建設備節點，以便我們後面調用 file_operation接口。 注銷設備時我們需釋放内核中的 cdev，歸還申請的設備号，删除創建的設備節點。

Linux 内核提供了兩種方式來定義字符設備：

//第一種方式 static struct cdev chrdev; //第二種方式 struct cdev *cdev_alloc(void); struct cdev *p_cdev = cdev_alloc();

第一種方式，就是我們常見的變量定義；第二種方式，是内核提供的動态分配方式，調用該函數之後，會返回一個 struct cdev 類型的指針，用于描述字符設備。

第二種方式定義的字符設備，可以通過cdev_del函數來釋放占用的内存。

register_chrdev_region 函數用于靜态地為一個字符設備申請一個或多個設備編号。

int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name);

參數：

• from：dev_t 類型的變量，用于指定字符設備的起始設備号，如果要注冊的設備号已經被其他的設備注冊了，那麼就會導緻注冊失敗；
• count：指定要申請的設備号個數， count 的值不可以太大，否則會與下一個主設備号重疊；
• name：用于指定該設備的名稱，我們可以在/proc/devices 中看到該設備。

返回值：返回 0 表示申請成功，失敗則返回錯誤碼。

使用 register_chrdev_region 函數時，都需要去查閱内核源碼的 Documentation/devices.txt 文件，這就十分不方便。因此，内核又為我們提供了一種能夠動态分配設備編号的方式： alloc_chrdev_region。

調用 alloc_chrdev_region 函數，内核會自動給我們分配一個尚未使用的主設備号。我們可以通過命令“cat /proc/devices”查詢内核分配的主設備号。

int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count, const char *name);

參數：

• dev：指向 dev_t 類型數據的指針變量，用于存放分配到的設備編号的起始值；
• baseminor：次設備号的起始值，通常情況下，設置為 0；
• count：指定要申請的設備号個數， count 的值不可以太大，否則會與下一個主設備号重疊；
• name：用于指定該設備的名稱，我們可以在/proc/devices 中看到該設備。

返回值：返回 0 表示申請成功，失敗則返回錯誤碼。

除了register_chrdev_region函數能夠靜态申請設備号，alloc_chrdev_region函數能夠動态申請設備号之外，内核還提供了register_chrdev 函數用于分配設備号。該函數是一個内聯函數，它不僅支持靜态申請設備号，也支持動态申請設備号，并将主設備号返回。register_chrdev 函數原型如下：

static inline int register_chrdev(unsigned int major, const char *name, const struct file_operations *fops) { return __register_chrdev(major, 0, 256, name, fops); }

參數：

• major：用于指定要申請的字符設備的主設備号，等價于 register_chrdev_region 函數，當設置為 0 時，内核會自動分配一個未使用的主設備号；
• name：用于指定字符設備的名稱；
• fops：用于操作該設備的函數接口指針。

返回值：主設備号。

我們從以上代碼中可以看到，使用 register_chrdev 函數向内核申請設備号，同一類字符設備（即主設備号相同），會在内核中申請了256 個，通常情況下，我們不需要用到這麼多個設備，這就造成了極大的資源浪費。因此通常情況下，并不使用該函數。

當我們删除字符設備時候，我們需要把分配的設備編号交還給内核，對于使用 register_chrdev_region 函數以及 alloc_chrdev_region 函數分配得到的設備編号，可以使用 unregister_chrdev_region 函數将分配得到的設備号歸還給内核。

void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count);

參數：

• from：指定需要注銷的字符設備的設備編号起始值，我們一般将定義的 dev_t 變量作為實參；
• count：指定需要注銷的字符設備編号的個數，該值應與申請函數的 count 值相等，通常采用宏定義進行管理。

cdev_init()函數主要将file_operations結構體和我們的字符設備結構體相關聯。

void cdev_init(struct cdev *cdev, const struct file_operations *fops);

參數：

• cdev：struct cdev 類型的指針變量，指向需要關聯的字符設備結構體；
• fops：file_operations 類型的結構體指針變量，一般将實現操作該設備的結構體 file_operations 結構體作為實參。

cdev_add 函數用于向内核的 cdev_map 散列表添加一個新的字符設備。

int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count);

參數：

• p：struct cdev 類型的指針，用于指定需要添加的字符設備；
• dev：dev_t 類型變量，用于指定設備的起始編号；
• count：指定注冊多少個設備。

返回值：0或者錯誤碼。

從内核中移除某個字符設備，則需要調用 cdev_del 函數。從系統中删除 cdev， cdev 設備将無法再打開，但任何已經打開的 cdev 将保持不變，即使在 cdev_del 返回後，它們的 fops 仍然可以調用。

void cdev_del(struct cdev *p);

參數：

• p：将已經注冊的字符設備結構體的地址作為實參傳遞進去，就可以從内核中移除該字符設備了。

可以在代碼中使用device_create函數創建設備節點。

struct device *device_create(struct class *class, struct device *parent, dev_t devt, void *drvdata, const char *fmt, ...);

參數：

• class：指向這個設備應該注冊到的 struct 類的指針；
• parent：指向此新設備的父結構設備（如果有）的指針；
• devt：要添加的字符設備的設備号；
• drvdata：要添加到設備進行回調的數據；
• fmt：輸入設備名稱。

返回值：成功時返回 struct device 結構體指針, 錯誤時返回 ERR_PTR()。

可以使用device_destroy函數來删除 device_create 函數創建的設備節點。

void device_destroy(struct class *class, dev_t devt);

參數：

• class：指向注冊此設備的 struct 類的指針；
• devt：以前注冊設備時，使用的設備号。

除了使用代碼創建設備節點，還可以使用 mknod 命令創建設備節點。

用法： mknod 設備名 設備類型 主設備号 次設備号

當類型為”p”時可不指定主設備号和次設備号，否則它們是必須指定的。如果主設備号和次設備号以”0x”或”0X”開頭，它們會被視作十六進制數來解析；如果以”0”開頭，則被視作八進制數；其餘情況下被視作十進制數。可用的設備類型包括：

• b：創建 (有緩沖的) 區塊特殊文件；
• c，u：創建 (沒有緩沖的) 字符特殊文件；
• p：創建先進先出 (FIFO) 特殊文件。

如： mkmod /dev/test c 2 0 創建一個字符設備/dev/test，其主設備号為 2，次設備号為 0。

當我們使用上述命令，創建了一個字符設備文件時，實際上就是創建了一個設備節點 inode 結構體，并且将該設備的設備編号記錄在成員i_rdev，将成員 f_op 指針指向了 def_chr_fops 結構體。這就是 mknod 負責的工作内容。

inode 上的 file_operation 并不是自己構造的 file_operation，而是字符設備通用的 def_chr_fops，那麼自己構建的 file_operation 等在應用程序調用 open 函數之後，才會綁定在文件上。

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