杂项设备

原文出自：http://www.eefocus.com/spencer/blog/13-11/300459_174ec.html

杂项设备（misc device）

杂项设备也是在嵌入式系统中用得比较多的一种设备驱动。在 Linux 内核的include/linux目录下有Miscdevice.h文件，要把自己定义的misc device从设备定义在这里。其实是因为这些字符设备不符合预先确定的字符设备范畴，所有这些设备采用主编号10 ，一起归于misc device，其实misc_register就是用主标号10调用register_chrdev()的。

也就是说，misc设备其实也就是特殊的字符设备，可自动生成设备节点。

字符设备(char device)

使用register_chrdev(LED_MAJOR,DEVICE_NAME,&dev_fops)注册字符设备驱动程序时，如果有多个设 备使用该函数注册驱动程序，LED_MAJOR不能相同，否则几个设备都无法注册(我已验证)。如果模块使用该方式注册并且 LED_MAJOR为0(自动分配主设备号 )，使用insmod命令加载模块时会在终端显示分配的主设备号和次设备号，在/dev目录下建立该节点，比如 设备leds，如果加载该模块时分配的主设备号和次设备号为253和0，则建立节点:mknod leds c 253 0。使用register_chrdev (LED_MAJOR,DEVICE_NAME,&dev_fops)注册字符设备驱动程序时都要手动建立节点 ，否则在应用程序无法打开该设备。

 

阅读led驱动程序的代码的时候，没有发现ldd3中提到的各种字符设备注册函数，而是发现了一个misc_register函数，这说明led设备是作为杂项设备出现在内核中的，在内核中，misc杂项设备驱动接口是对一些字符设备的简单封装，他们共享一个主设备号，有不同的次设备号，共享一个open调用，其他的操作函数在打开后运用linux驱动程序的方法重载进行装载。

1. 主要数据结构

    内核维护一个misc_list链表，misc设备在misc_register注册的时候链接到这个链表，在misc_deregister中解除链接。主要的设备结构就是miscdevice。定义如下：

struct miscdevice  {
	int minor;
	const char *name;
	const struct file_operations *fops;
	struct list_head list;
	struct device *parent;
	struct device *this_device;
	const char *nodename;
	mode_t mode;
};

    这个结构体是misc设备基本的结构体，在注册misc设备的时候必须要声明并初始化一个这样的结构体，但其中一般只需填充name minor fops字段就可以了。下面就是led驱动程序中初始化miscdevice的代码：

static struct miscdevice misc = {
	.minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,
	.name = DEVICE_NAME,
	.fops = &dev_fops,
};

    一般的时候在fops不用实现open方法，因为最初的方法misc_ops包含了open方法。其中minor如果填充MISC_DYNAMIC_MINOR，则是动态次设备号，次设备号由misc_register动态分配的。

2. misc_init 函数

    misc也是作为一个模块被加载到内核的，只不过是静态模块。这个函数是misc静态模块加载时的初始化函数。

static int __init misc_init(void)
{
	int err;


#ifdef CONFIG_PROC_FS
	proc_create("misc", 0, NULL, &misc_proc_fops);
#endif
	misc_class = class_create(THIS_MODULE, "misc");
        //udev创建设备节点使用
	err = PTR_ERR(misc_class);
	if (IS_ERR(misc_class))
		goto fail_remove;


	err = -EIO;
	if (register_chrdev(MISC_MAJOR,"misc",&misc_fops)) //注册一个字符设备
		goto fail_printk;
	misc_class->devnode = misc_devnode;
	return 0;


fail_printk:
	printk("unable to get major %d for misc devices\n", MISC_MAJOR);
	class_destroy(misc_class);
fail_remove:
	remove_proc_entry("misc", NULL);
	return err;
}

    可以看出，这个初始化函数，最主要的功能就是注册字符设备 ，所用的注册接口是2.4内核的register_chrdev。它注册了主设备号为MISC_MAJOR，次设备号为0-255的256个设备。并且创建了一个misc类。

3. misc_register（）函数

    misc_register()函数在misc.c中，最主要的功能是基于misc_class构造一个设备，将miscdevice结构挂载到misc_list列表上，并初始化与linux设备模型相关的结构，它的参数是miscdevice结构体。

int misc_register(struct miscdevice * misc)
{
	struct miscdevice *c;
	dev_t dev;
	int err = 0;


	INIT_LIST_HEAD(&misc->list);  //链表项使用时必须初始化


	mutex_lock(&misc_mtx);
	list_for_each_entry(c, &misc_list, list) {
		if (c->minor == misc->minor) {
			mutex_unlock(&misc_mtx);
			return -EBUSY;
		}
	} //遍历链表如果发现次设备号一样的，返回错误


	if (misc->minor == MISC_DYNAMIC_MINOR) {  //动态次设备号
		int i = DYNAMIC_MINORS;
		while (--i >= 0)
			if ( (misc_minors[i>>3] & (1 << (i&7))) == 0)
				break;
		if (i<0) {
			mutex_unlock(&misc_mtx);
			return -EBUSY;
		}
		misc->minor = i;
	}


	if (misc->minor < DYNAMIC_MINORS)
		misc_minors[misc->minor >> 3] |= 1 << (misc->minor & 7);
	dev = MKDEV(MISC_MAJOR, misc->minor);


	misc->this_device = device_create(misc_class, misc->parent, dev,
					  misc, "%s", misc->name);
        //udev创建设备节点使用，linux设备模型相关
	if (IS_ERR(misc->this_device)) {
		err = PTR_ERR(misc->this_device);
		goto out;
	}


	/*
	 * Add it to the front, so that later devices can "override"
	 * earlier defaults
	 */
	list_add(&misc->list, &misc_list); //添加到misc_list之中
 out:
	mutex_unlock(&misc_mtx);
	return err;
}

    可以看出，这个函数首先遍历misc_list链表，查找所用的次设备号是否已经被注册，防止冲突。如果是动态次设备号则分配一个，然后调用MKDEV生成设备号,从这里可以看出所有的misc设备共享一个主设备号MISC_MAJOR，然后调用device_create，生成设备文件。最后加入到misc_list链表中。

    关于device_create，class_create 作用：  class_create函数在misc.c中的模块初始化中被调用，现在一起说一下。这两个函数看起来很陌生，没有在ldd3中发现过，看源代码的时候发现class_create会调用底层组件__class_regsiter()是说明它是注册一个类。而device_create是创建一个设备，他是创建设备的便捷实现调用了device_register函数。他们都提供给linux设备模型使用，从linux内核2.6的某个版本之后，devfs不复存在，udev成为devfs的替代。相比devfs，udev有很多优势。

   struct class *myclass = class_create(THIS_MODULE, “my_device_driver”);
   class_device_create(myclass, NULL, MKDEV(major_num, 0), NULL, “my_device”);

   这样就创建了一个类和设备，模块被加载时，udev daemon就会自动在/dev下创建my_device设备文件节点。这样就省去了自己创建设备文件的麻烦。这样也有助于动态设备的管理。

4. 总结

    杂项设备作为字符设备的封装，为字符设备提供的简单的编程接口，如果编写新的字符驱动，可以考虑使用杂项设备接口，方便简单，只需要初始化一个miscdevice的结构，调用misc_register就可以了。系统最多有255个杂项设备，因为杂项设备模块自己占用了一个次设备号。可以发现，mini2440很多字符设备都是以杂项设备注册到内核的，如mini2440_buttons,mini2440_adc,mini2440_pwm等。