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嵌入式Linux主设备号和次设备号详解

作者:时间:2018-05-22来源:网络收藏

  Linux的设备管理是和文件系统紧密结合的,各种设备都以文件的形式存放在/dev目录下,称为设备文件。应用程序可以打开、关闭和读写这些设备文件,完成对设备的操作,就像操作普通的数据文件一样。为了管理这些设备,系统为设备编了号,每个设备号又分为主设备号和次设备号。主设备号用来区分不同种类的设备,而次设备号用来区分同一类型的多个设备。对于常用设备,Linux有约定俗成的编号,如硬盘的主设备号是3。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201805/380282.htm

  一个字符设备或者块设备都有一个主设备号和次设备号。主设备号和次设备号统称为设备号。主设备号用来表示一个特定的驱动程序。次设备号用来表示使用该驱动程序的各设备。例如一个嵌入式系统,有两个LED指示灯,LED灯需要独立的打开或者关闭。那么,可以写一个LED灯的字符设备驱动程序,可以将其主设备号注册成5号设备,次设备号分别为1和2。这里,次设备号就分别表示两个LED灯。

  设备文件通常都在 /dev 目录下。如:

1.jpg

  如上,前面第一个字符为c 的表示字符设备。在字符设备里,有主设备号和次设备号。如上1,4,7 分别是主设备号,0,1,3,7,70,71都是次设备号。一般的,主设备号标识出与设备关联的设备驱动。如 /dev/null 和 /dev/full 由 1 号驱动来管理,/dev/vcs 和/dev/vcs1由 7 号驱动来管理,/dev/ttyS6 由 4 号驱动来管理。

  现在的 Linux 内核允许多个驱动共享一个主设备号,但更多的设备都遵循一个驱动对一个主设备号的原则。

  内核由次设备号确定当前所指向的是哪个设备。根据所编写的驱动程序,可以从内核那里得到一个直接指向设备的指针,或者使用次设备号作为一个设备本地数组的索引。但不论如何,内核自身几乎不知道次设备号的什么事情。

  设备号的内部表示在内核中,dev_t 类型( 在 linux/types.h 头文件有定义 ) 用来表示设备号,包括主设备号和次设备号两部分。对于 2.6.x 内核,dev_t 是个 32 位量,其中 12 位用来表示主设备号,20 位用来表示次设备号。

  在 linux/types.h 头文件里定义有

2.jpg

  主设备号和次设备号的获取

  为了写出可移植的驱动程序,不能假定主设备号和次设备号的位数。不同的机型中,主设备号和次设备号的位数可能是不同的。应该使用MAJOR宏得到主设备号,使用MINOR宏来得到次设备号。下面是两个宏的定义:(linux/kdev_t.h)

  #define MINORBITS 20 /*次设备号*/

  #define MINORMASK ((1U << MINORBITS) - 1) /*次设备号掩码*/

  #define MAJOR(dev) ((unsigned int) ((dev) >> MINORBITS)) /*dev右移20位得到主设备号*/

  #define MINOR(dev) ((unsigned int) ((dev) & MINORMASK)) /*与次设备掩码与,得到次设备号*/

  MAJOR宏将dev_t向右移动20位,得到主设备号;MINOR宏将dev_t的高12位清零,得到次设备号。相反,可以将主设备号和次设备号转换为设备号类型(dev_t),使用宏MKDEV可以完成这个功能。

  #define MKDEV(ma,mi) (((ma) << MINORBITS) | (mi))

  MKDEV宏将主设备号(ma)左移20位,然后与次设备号(mi)相与,得到设备号

  静态分配设备号

  静态分配设备号,就是驱动程序开发者,静态地指定一个设备号。对于一部分常用的设备,内核开发者已经为其分配了设备号。这些设备号可以在内核源码documentation/ devices.txt文件中找到。如果只有开发者自己使用这些设备驱动程序,那么其可以选择一个尚未使用的设备号。在不添加新硬件的时候,这种方式不会产生设备号冲突。但是当添加新硬件时,则很可能造成设备号冲突,影响设备的使用。

  动态分配设备号

  由于静态分配设备号存在冲突的问题,所以内核社区建议开发者使用动态分配设备号的方法。动态分配设备号的函数是alloc_chrdev_region()。



关键词: 嵌入式Linux

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