【北京迅为】《i.MX8MM嵌入式Linux开发指南》-第三篇 嵌入式Linux驱动开发篇-第四十五章 注册字符类装备

i.MX8MM处置惩罚器接纳了先辈的14LPCFinFET工艺，提供更快的速率和更高的电源服从;四核Cortex-A53，单核Cortex-M4，多达五个内核 ，主频高达1.8GHz，2G DDR4内存、8G EMMC存储。千兆工业级以太网、MIPI-DSI、USB HOST、WIFI/BT、4G模块、CAN、RS485等接口包罗万象。H264、VP8视频硬编码，H.264、H.265、VP8、VP9视频硬解码，并提供相干进程,支持8路PDM接口、5路SAI接口、2路Speaker。体系支持Android9.0(支持获取root限)Linux4.14.78+Qt5.10.1、Yocto、Ubuntu20、Debian9体系。实用于智能充电桩，物联网，工业控制，医疗，智能交通等，可用于任何通用工业和物联网应用、

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第四十五章 注册字符类装备

本章导读
在整个Linux装备驱动的学习中，字符装备驱动较为底子。本章将教学注册字符类装备的编程方法。
45.1章节教学了注册字符装备的根本步调
45.2章节编写注册字符装备的驱动步伐
45.3章节编写应用层测试步伐
45.4章节编译驱动步伐为驱动模块
本章内容对应视频教学链接（在线观看）：
注册字符类装备 → https://www.bilibili.com/video/BV1Vy4y1B7ta?p=16
步伐源码在网盘资料“iTOP-i.MX8MM开发板\02-i.MX8MM开发板网盘资料汇总(不含光盘内容)\嵌入式Linux开发指南(iTOP-i.MX8MM)手册配套资料\2.驱动步伐例程\07-注册字符类装备”路径下。
45.1 注册字符类装备简介

在Linux内核中，使用cdev结构体形貌一个字符装备，cdev结构体的界说如下：

1. struct cdev {   //描述字符设备的一个结构体
2.     struct kobject kobj;
3.     struct module *owner;
4.     const struct file_operations *ops;
5.     struct list_head list;
6.     dev_t dev;
7.     unsigned int count;
8. };

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cdev结构体的dev_t成员界说了装备号，为32位，此中12位为主装备号，20位为次装备号。使用下列宏可以从dev_t得到主装备号和次装备号：
   MAJOR(dev_t dev)
  MINOR(dev_t dev)
  而使用下列宏则可以通过主装备号和次装备号天生dev_t
   MKDEV(int major, int minor)
  cdev结构体的另一个告急成员file_operations界说了字符装备驱动提供给捏造文件体系的接口函数。
Linux内核提供了一组函数以用于操纵cdev结构体：

1. void cdev_init(struct cdev *, struct file_operations *);
2. struct cdev *cdev_alloc(void);
3. void cdev_put(struct cdev *p);
4. int cdev_add(struct cdev *, dev_t, unsigned);
5. void cdev_del(struct cdev *);

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cdev_add（）函数和cdev_del（）函数分别向体系添加和删除一个cdev，完成字符装备的注册和注销。对cdev_add（）的调用通常发生在字符装备驱动模块加载函数中，而对cdev_del（）函数的调用则通常发生在字符装备驱动模块卸载函数中。

函数	void cdev_init(struct cdev *, const struct file_operations *);
第一个参数	要初始化的cdev
第二个参数	文件操纵集 cdev->ops = fops; //实际就是把文件操纵集写给ops
功能	cdev_init（）函数用于初始化cdev的成员，并创建cdev和file_operations之间的毗连。

函数	void cdev_init(struct cdev *, const struct file_operations *);
第一个参数	要初始化的cdev
第二个参数	文件操纵集 cdev->ops = fops; //实际就是把文件操纵集写给ops
功能	cdev_init（）函数用于初始化cdev的成员，并创建cdev和file_operations之间的毗连。

函数	void cdev_del(struct cdev *);
第一个参数	cdev的结构体指针

天生装备节点
字符装备注册完以后不会主动天生装备节点。我们必要使用mknod下令创建一个装备节点
格式：mknod 名称 范例 主装备号 次装备号
举例：
   mknod /dev/test c 247 0
  45.2 编写字符装备驱动

通过45.1章节注册字符类装备的学习，我们已经把根本概念搞懂了。我们在ubuntu的/home/topeet/imx8mm/07目次下新建chrdev.c文件。我们可以在前次实行编写的chrdev.c底子上举行编辑。

完备代码如下所示：

1. /*
2.  * @Descripttion: 注册字符设备
3.  */
4. #include <linux/init.h>   //初始化头文件
5. #include <linux/module.h> //最基本的文件，支持动态添加和卸载模块。
6. #include <linux/fs.h>     //包含了文件操作相关struct的定义，例如大名鼎鼎的struct file_operations
7. #include <linux/kdev_t.h>
8. #include <linux/cdev.h>        // 对字符设备结构cdev以及一系列的操作函数的定义。包含了cdev 结构及相关函数的定义。
9. #define DEVICE_NUMBER 1        //定义次设备号的个数
10. #define DEVICE_SNAME "schrdev" //定义静态注册设备的名称
11. #define DEVICE_ANAME "achrdev" //定义动态注册设备的名称
12. #define DEVICE_MINOR_NUMBER 0  //定义次设备号的起始地址
14. static int major_num, minor_num; //定义主设备号和次设备号
16. struct cdev cdev;                      //定义一个cdev结构体
17. module_param(major_num, int, S_IRUSR); //驱动模块传入普通参数major_num
18. module_param(minor_num, int, S_IRUSR); //驱动模块传入普通参数minor_num
20. int chrdev_open(struct inode *inode, struct file *file)
21. {
22.     printk("chrdev_open\n");
23.     return 0;
24. }
25. // file_operations chrdev_ops
26. struct file_operations chrdev_ops = {
27.     .owner = THIS_MODULE,
28.     .open = chrdev_open};
30. static int hello_init(void)
31. {
32.     dev_t dev_num;
33.     int ret; //函数返回值
35.     if (major_num)
36.     {
37.         /*静态注册设备号*/
38.         printk("major_num = %d\n", major_num); //打印传入进来的主设备号
39.         printk("minor_num = %d\n", minor_num); //打印传入进来的次设备号
41.         dev_num = MKDEV(major_num, minor_num);                              //MKDEV将主设备号和次设备号合并为一个设备号
42.         ret = register_chrdev_region(dev_num, DEVICE_NUMBER, DEVICE_SNAME); //注册设备号
43.         if (ret < 0)
44.         {
45.             printk("register_chrdev_region error\n");
46.         }
47.         printk("register_chrdev_region ok\n"); //静态注册设备号成功
48.     }
49.     else
50.     {
51.         /*动态注册设备号*/
52.         ret = alloc_chrdev_region(&dev_num, DEVICE_MINOR_NUMBER, 1, DEVICE_ANAME);
53.         if (ret < 0)
54.         {
55.             printk("alloc_chrdev_region error\n");
56.         }
57.         printk("alloc_chrdev_region ok\n"); //动态注册设备号成功
59.         major_num = MAJOR(dev_num);            //将主设备号取出来
60.         minor_num = MINOR(dev_num);            //将次设备号取出来
61.         printk("major_num = %d\n", major_num); //打印传入进来的主设备号
62.         printk("minor_num = %d\n", minor_num); //打印传入进来的次设备号
63.     }
65.     cdev.owner = THIS_MODULE;
66.     //cdev_init函数初始化cdev结构体成员变量
67.     cdev_init(&cdev, &chrdev_ops);
68.     //完成字符设备注册到内核
69.     cdev_add(&cdev, dev_num, DEVICE_NUMBER);
70.     return 0;
71. }
73. static void hello_exit(void)
74. {
76.     unregister_chrdev_region(MKDEV(major_num, minor_num), DEVICE_NUMBER); //注销设备号
77.     cdev_del(&cdev);
78.     printk("gooodbye! \n");
79. }
80. module_init(hello_init);
81. module_exit(hello_exit);
83. MODULE_LICENSE("GPL");

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45.3 编写应用步伐

编写应用步伐如下所示：

1. #include <stdio.h>
2. #include <sys/types.h>
3. #include <sys/stat.h>
4. #include <fcntl.h>
5. #include <unistd.h>
6. int main(int argc,char *argv[])
7. {
8.     int fd;
9.     char buf[64] = {0};
10.     fd = open("/dev/test",O_RDWR);  //打开设备节点
11.     if(fd < 0)
12.     {
13.         perror("open error \n");
14.         return fd;
15.     }
16.     //read(fd,buf,sizeof(buf)); //从文件中读取数据放入缓冲区中
17.     close(fd);
18.     return 0;
19. }

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我们将app.c文件拷贝到Ubuntu的/home/topeet/imx8mm/07目次下，输入以下下令编译app.c。天生的app。

45.4 开发板实行

这里我们以iTOP-iMX8MM开发板为例，将刚刚45.2章节编写的驱动代码编译成模块。将前次编译chrdev.c的Makefile文件和build.sh文件拷贝到chrdev.c同级目次下，修改Makefile为：

1. obj-m += chrdev.o
2. KDIR:=/home/topeet/linux/linux-imx
3. PWD?=$(shell pwd)
4. all:
5.         make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules ARCH=arm64
6. clean:
7.         make -C $(KDIR) M=$(PWD) clean

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文件如下图所示：

驱动编译乐成如下图所示： 

我们通过nfs将编译好的驱动步伐加载模块，进入共享目次，加载驱动模块如下图所示：
   insmod chrdev.ko
  

 

从上图可知，动态申请好了字符装备号，主装备号是511，次装备号是0。但是我们想要验证我们的字符装备是否注册乐成，必要运行应用步伐。我们输入“mknod /dev/test c 511 0”创建立备节点,然后再运行45.3章节编译好的APP应用步伐，如下图所示： 

如上图所示，应用步伐APP乐成地打开了装备节点，阐明字符装备注册乐成。