Linux misc设备（一）misc驱动框架

我不是女神ヾ 2024-04-17 05:43 80阅读 0赞

**Linux misc设备驱动**

[Linux misc设备（一）misc驱动框架][Linux misc_misc]

[Linux misc设备（二）蜂鸣器驱动][Linux misc]

# Linux misc设备（一）misc驱动框架 #

### 文章目录 ###

*  Linux misc设备（一）misc驱动框架
 *   *  一、misc简介
     *  二、misc驱动框架
     *  三、misc源码剖析
     *  四、misc设备实例驱动编写模板

## 一、misc简介 ##

Linux的驱动设计是趋向于分层的，大多数设备都有自己归属的类型，例如按键、触摸屏属于输入设备，Linux有一个input子系统框架。但是对于adc、蜂鸣器等设备，无法明确其属于什么类型，对于这种设备一般推荐使用misc驱动框架编写驱动程序

misc设备也是一个字符设备，在misc的初始化函数中注册了一个字符设备，主设备号为MISC\_MAJOR (10)

这个字符设备并不是具体的misc设备实例的实现，只是misc核心层用来将应用层的操作转发到具体的misc实例中

在编写misc设备驱动实例时，通过`misc_register()`向misc核心层注册一个字符设备，在此函数中完成了生成设备节点、动态获取次设备号的动作

## 二、misc驱动框架 ##

misc设备实例表明一个具体的驱动程序（例如adc、蜂鸣器），每一个misc设备实例都有对应得次设备号和相应驱动程序实现的文件操作集

misc设备实例驱动通过`misc_register`向misc核心层注册misc设备，所有的misc的主设备号都是(MISC\_MAJOR)，misc核心为注册的misc设备维护一个双向链表，如下图所示

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQ2MjIwMg_size_16_color_FFFFFF_t_70]

当应用层通过open打开设备节点时，内核会为打开的设备文件创建一个`struct file`对象

然后调用到misc核心层的`cdev的open函数`，在cdev的open函数中，从misc维护的`misc设备链表`中，根据`次设备号`找到对应的misc设备实例，将`struct file`对象中的文件操作集合更改为`misc设备实例的文件操作集合`，然后调用misc设备实例的open函数，如下图所示

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQ2MjIwMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

之后应用层通过read、ioctl等来操作设备文件，都会调用对应的`struct file`对象中的文件操作集合，进而操作具体的misc实例，如下图所示

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQ2MjIwMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

以上就是misc设备的驱动框架

## 三、misc源码剖析 ##

在内核文件`drivers\char\misc.c`中时misc驱动核心的实现，下面详细剖析这个源码

首先看驱动的入口

static struct class *misc_class;
    static const struct file_operations misc_fops = {
        
    	.owner		= THIS_MODULE,
    	.open		= misc_open,
    };
    
    
    static int __init misc_init(void)
    {
        
        /* 创建misc类 */
        misc_class = class_create(THIS_MODULE, "misc"); 
        
        /* 注册字符设备 */
        register_chrdev(MISC_MAJOR,"misc",&misc_fops); //MISC_MAJOR主设备号（10）
    }

首先创建misc类，这将给misc设备实例生成设备节点时使用

然后注册字符设备，可以看到`misc_fops`中只实现了open函数，此函数是用于转发系统调用到具体的misc设备实例中，是misc驱动框架的核心

再来看注册函数`misc_register`

int misc_register(struct miscdevice * misc)
    {
        
        /* 找到空闲的次设备号 */
        int i = find_first_zero_bit(misc_minors, DYNAMIC_MINORS);
    
        /* 设备号 */
    	dev = MKDEV(MISC_MAJOR, misc->minor);
    
        /* 生成设备节点 */
    	misc->this_device = device_create(misc_class, misc->parent, dev,
    					  misc, "%s", misc->name);
        
    	list_add(&misc->list, &misc_list); //将设备添加到链表中
    }

可以看到注册函数会分配一个次设备号，然后生成设备节点，再将misc设备添加到链表中

接下来分析`misc_open`

static int misc_open(struct inode * inode, struct file * file)
    {
        
        /* 遍历misc设备链表，根据次设备号找到对应misc设备实例的fops */
    	list_for_each_entry(c, &misc_list, list) {
        
    		if (c->minor == minor) {
        
    			new_fops = fops_get(c->fops);		
    			break;
    		}
    	}
        
        /* 将file对象的fops设置为misc实例的fops */
        file->f_op = new_fops;
    }

从上面代码中可以看到，首先从misc设备链表中找到misc设备实例，然后将file对应得fops设置为misc设备实例对应的fops，其中`file`是内核为每个打开文件创建的一个对象

之后应用层再进行系统调用，都会调用到misc设备实例

## 四、misc设备实例驱动编写模板 ##

如何基于misc写一个设备驱动非常简单，下面给出一个模板

static int buzzer_open(struct inode *inode, struct file *file)
    {
        
        return 0;
    }
    
    
    static int buzzer_close(struct inode *inode, struct file *file)
    {
        
    	return 0;
    }
    
    static int buzzer_ioctl(struct inode *inode, struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)
    {
        
        return 0;
    }
    
    
    static struct file_operations buzzer_fops = {
        
        .owner   =   THIS_MODULE,
        .open    =   buzzer_open,
        .release =   buzzer_close, 
        .ioctl   =   buzzer_ioctl,
    };
    
    static struct miscdevice buzzer_dev = {
        
    	.minor  = MISC_DYNAMIC_MINOR, //动态分配次设备号
    	.name   = "buzzer",
    	.fops   = &buzzer_fops, //文件操作集
    };
    
    static int __init buzzer_init(void)
    {
        
        /* 注册杂项设备 */
    	misc_register(&buzzer_dev);
    
    	return 0;
    }
    
    static void __exit buzzer_exit(void)
    {
        
        /* 注销杂项设备 */
    	misc_deregister(&buzzer_dev);
    }
    
    module_init(buzzer_init);
    module_exit(buzzer_exit);
    MODULE_LICENSE("GPL");

[Linux misc_misc]: https://blog.csdn.net/weixin_42462202/article/details/100039448
[Linux misc]: https://blog.csdn.net/weixin_42462202/article/details/100042085
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