Linux設備文件的創建

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

*本文為個人學習記錄，如有錯誤，歡迎指正。

*本文參考資料： 

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

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

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

1. 創建設備文件的兩種方式

（1）手動創建：mknod命令

在驅動程序insmod成功之后，通過mknod命令手動創建設備文件至/dev目錄下：mknod /dev/xxx  c  主設備號 次設備號。（"c"表示字符設備、"b"表示塊設備、"p"表示網絡設備）

（2）自動創建設備文件：mdev

在設備驅動注冊到系統后，調用class_create為該設備在/sys/class目錄下創建一個設備類，再調用device_create函數為每個設備創建對應的設備，並通過uevent機制調用mdev（嵌入式linux由busybox提供）來調用mknod創建設備文件至/dev目錄下。

2. 自動創建設備文件過程分析

2.1 相關數據結構

struct class和struct device則通過sysfs向用戶層提供信息。

 class_private是class的私有結構，class通過class_private注冊到系統中；device_private是device的私有結構，device通過device_private注冊到系統中。注冊到系統中也是將相應的數據結構加入到系統已經存在的鏈表中，但是這些鏈接的細節並不希望暴露給用戶，也沒有必要暴露出來，所以才有private的結構。

//所在文件/kernel/include/linux/device.h
//設備類
struct class 
{
　　const char *name; //設備類名稱
　　struct module *owner;//創建設備類的module
　　struct class_attribute *class_attrs;//設備類屬性
　　struct device_attribute *dev_attrs;//設備屬性
　　struct kobject *dev_kobj;//kobject再sysfs中代表一個目錄
　　.....................
　　struct class_private *p;//設備類得以注冊到系統的連接件
};

//drivers/base/base.h
struct class_private
{
　　struct klist class_devices;//設備類包含的設備（kobject）
　　..................................
　　struct class *class;//指向設備類數據結構，即要創建的本級目錄信息
};

 

//所在文件/kernel/include/linux/device.h
struct device 
{
　　struct device *parent;        //sysfs/devices/中的父設備
　　struct device_private *p;     //設備得以注冊到系統的連接件
　　struct kobject kobj;          //設備目錄
　　const char *init_name;        //設備名稱
　　struct bus_type *bus;         //設備所屬總線
　　struct device_driver *driver; //設備使用的驅動
　　struct klist_node knode_class;//連接到設備類的klist
　　struct class *class;          //所屬設備類
　　.....................
};
//所在文件/kernel/drivers/base/base.h
struct device_private 
{
    struct klist klist_children;    //連接子設備
    struct klist_node knode_parent; //加入到父設備鏈表
    struct klist_node knode_driver; //加入到驅動的設備鏈表
    struct klist_node knode_bus;    //加入到總線的鏈表
    struct device *device;          //對應設備結構
};

2.2 創建過程

step1：調用class_create函數在/sys/class目錄下創建一個設備類。

/*
　　功能：在/sys/class目錄下創建一個目錄，目錄名是name指定的
　　參數：
　　　　struct module *owner - THIS_MODULE
　　　　const char *name - 設備名
　　返回值：
　　　　成功：class指針
　　　　失敗: - bool IS_ERR(const void *ptr)　　判斷是否出錯
　  　　　　　　long PTR_ERR(const void *ptr)　轉換錯誤碼
*/
struct class *class_create(struct module *owner, const char *name);

step2：調用device_create函數在step1創建的設備類目錄下創建具體的設備目錄和設備屬性文件。

/* 
　　功能：
　　　　在class指針指向的目錄下再創建一個目錄，目錄名由const char *fmt, ...指出、並導出設備信息（dev_t）
　　參數：
　　　　struct class *cls - class指針
　　　　struct device *parent - 父對象,NULL
　　　　dev_t devt - 設備號
　　　　void *drvdata - 驅動私有數據
　　　　const char *fmt, ... - fmt是目錄名字符串格式，...就是不定參數
　　返回值：
　　　　成功 - device指針
　　　　失敗 - bool IS_ERR(const void *ptr)　　判斷是否出錯
　　　　　　　long PTR_ERR(const void *ptr) 　　轉換錯誤碼
*/
struct device *device_create(struct class *cls, struct device *parent, dev_t devt, void *drvdata, const char *fmt, ...);

step3：在/dev創建設備文件（系統自動進行）

step1、step2都是在sysfs文件系統中創建目錄或者文件，而應用程序訪問的設備文件則需要創建在/dev/目錄下。該項工作由mdev完成（需保證根文件系統支持mdev，由busybox配置）。

2.2 注銷過程

step1：刪除設備類目錄下的設備

/*
　　功能：刪除device_create創建的目錄
　　參數：
　　　　struct class *cls - class指針
　　　　dev_t devt - 設備號
*/
void device_destroy(struct class *cls, dev_t devt);

step2：刪除/sys/class目錄下的設備類

/*
　　功能：刪除class指針指向的目錄
　　參數：
　　　　struct class *cls - class指針
*/
void class_destroy(struct class *cls);