Linux设备管理文件系统，mdev，热插拔
努力成为linux kernel hacker的人李万鹏原创作品，为梦而战。转载请标明出处http://blog.csdn.net/woshixingaaa/archive/2011/05/15/6422862.aspx
每次写驱动都要手动创建设备文件过于麻烦，使用设备管理文件系统则方便很多。在2.6的内核以前一直使用的是devfs，但是它存在许多缺陷。它创建了大量的设备文件，其实这些设备更本不存在。而且设备与设备文件的映射具有不确定性，比如U盘即可能对应sda，又可能对应sdb。没有足够的主/辅设备号。2.6之后的内核引入了sysfs文件系统，它挂载在/sys上，配合udev使用，可以很好的完成devfs的功能，并弥补了那些缺点。（这里说一下，当今内核已经使用netlink了，由于我才疏学浅这里暂不介绍）。
udev是用户空间的一个应用程序，在嵌入式中用的是mdev，mdev在busybox中。mdev是udev的精简版。
首先在busybox中添加支持mdev的选项：
Linux System Utilities --->
[*] mdev
[*] Support /etc/mdev.conf
[*] Support subdirs/symlinks
[*] Support regular expressions substitutions when renaming device
[*] Support command execution at device addition/removal
最后修改/etc/fstab:
# devicemount-point type options dump fsck order#----------------------------------------------------------------procfs /proc proc defaults 0 0sysfs /sys sysfs defaults 0 0tmpfs /dev/shm tmpfs defaults 0 0usbfs /proc/bus/usb usbfs defaults 0 0ramfs /dev ramfs defaults 0 0none /dev/pts devpts mode=0622 0 0
然后修改/etc/init.d/rcS:
# Mount virtual filesystem/bin/mount -t proc procfs /proc/bin/mount -n -tsysfs sysfs /sys/bin/mount -n -tusbfs usbfs /proc/bus/usb/bin/mount -t ramfs ramfs /dev# Make dir/bin/mkdir -p /dev/pts/bin/mkdir -p /dev/shm/bin/mkdir -p /var/log/bin/mount -n -t devpts none /dev/pts -o mode=0622/bin/mount -n -t tmpfs tmpfs /dev/shm# Make device nodeecho /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug/sbin/mdev -s
重新打包文件系统，这样/sys目录，/dev目录就有东西了。
http://hi.csdn.net/attachment/201105/15/0_13054697866n7W.gif
如下是我的PWM驱动程序的初始化函数。调用create_class在/sys目录下创建类，调用device_create在/dev目录下创建设备节点。
下面是create_class的原型：
/* This is a #define to keep the compiler from merging different * instances of the __key variable */#define class_create(owner, name)\({\static struct lock_class_key __key;\__class_create(owner, name, &__key);\})extern struct class * __must_check __class_create(struct module *owner,const char *name,struct lock_class_key *key);
class_destroy的原型如下：
extern void class_destroy(struct class *cls);
device_create的原型如下：
extern struct device *device_create(struct class *cls, struct device *parent, dev_t devt, void *drvdata, const char *fmt, ...) __attribute__((format(printf, 5, 6)));
device_destroy的原型如下：
extern void device_destroy(struct class *cls, dev_t devt);
现在简单说一下mdev的基本原理：
执行mdev -s
以'-s'为参数调用位于/sbin目录下的mdev(其实是个链接，作用是传递参数给/bin目录下的busybox程序并调用它)，mdev扫描/sys/class和/sys/block中所有的类设备目录，如果在目录中含有名为“dev”的文件，且文件中包含的是设备号，则mdev就利用这些为这个设备在/dev下创建设备节点文件。一般只在启动时才执行一次“mdev -s”；
热插拔事件：由于启动运行了命令：echo /sbin/mdev > proc/sys/kernel/hotplug，那么当有热插拔事件产生时，内核就会调用位于/sbin目录的mdev。这时mdev通过环境变量中的ACTION和DEVPATH，(这两个变量是系统自带的)来确定此次热插拔事件的动作以及影响了/sys中的那个目录。接着会看看这个目录中是否有"dev"的属性文件，如果有就利用这些信息为这个设备在/dev下创建设备节点文件。
下边是我写的PWM程序：
#include <linux/init.h>#include <linux/module.h>#include <mach/hardware.h>#include <asm/io.h>#include <plat/regs-timer.h>#include <linux/clk.h>#include <linux/device.h>#include <linux/cdev.h>#include <linux/err.h>#include <linux/fs.h>#include <mach/regs-gpio.h>int MYPWM_MAJOR = 0;int MYPWM_MINOR = 0;#define MYPWM_NAME "lwp-bell"dev_t dev_num;struct class *pwm;struct cdev *pwm_cdev;/*打开设备*/int mypwm_open(struct inode*inode, struct file*filp){printk("/dev/lwp-bell is open\n");return 0;}int mypwm_ioctl(struct inode *inode, struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg){if(cmd == 0){s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPB0, S3C2410_GPB0_OUTP);s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPB0, 0);}else{unsigned long tcon;unsigned long tcnt;unsigned long tcfg0;unsigned long tcfg1;struct clk *clk_p;unsigned long pclk;s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPB0, S3C2410_GPB0_TOUT0);tcfg0 = __raw_readl(S3C2410_TCFG0);tcfg1 = __raw_readl(S3C2410_TCFG1);tcfg0 &= ~S3C2410_TCFG_PRESCALER0_MASK;tcfg0 |= (50-1);tcfg1 &= ~S3C2410_TCFG1_MUX0_MASK;tcfg1 |= S3C2410_TCFG1_MUX0_DIV16;__raw_writel(tcfg0, S3C2410_TCFG0);__raw_writel(tcfg1, S3C2410_TCFG1);clk_p = clk_get(NULL,"pclk");/*从系统平台时钟队列中获取pclk的时钟频率，在include/linux/clk.h中定义*/pclk = clk_get_rate(clk_p);/*计算定时器0的输出时钟频率(pclk/{prescaler0 + 1}/divider value)*/tcnt = pclk/50/16/cmd;__raw_writel(tcnt, S3C2410_TCNTB(0));__raw_writel(tcnt/2,S3C2410_TCMPB(0));tcon = __raw_readl(S3C2410_TCON);/*关闭死区、自动重载、关反相器、更新TCNTB0&TCMPB0、启动定时器0*/tcon &= ~0x1f;tcon |= 0xb;__raw_writel(tcon, S3C2410_TCON);/*//清除定时器0的手动更新位*/tcon &= ~2;__raw_writel(tcon, S3C2410_TCON);}return 0;}int mypwm_close(struct inode*inode, struct file*filp){printk("/dev/lwp-bell is closed\n");return 0;}struct file_operations mypwm_ops={.owner = THIS_MODULE,.open = mypwm_open,.release = mypwm_close,.ioctl = mypwm_ioctl,};void mypwm_setup(void){dev_t num;num = MKDEV(MYPWM_MAJOR, MYPWM_MINOR);cdev_init(pwm_cdev, &mypwm_ops);cdev_add(pwm_cdev, num, 1); //注册cdev结构体}static int __init mypwm_init(void){int ret;ret = alloc_chrdev_region(&dev_num, MYPWM_MINOR,1, MYPWM_NAME);//让系统来分配设备号if(ret < 0)printk("can't get major number\n");MYPWM_MAJOR = MAJOR(dev_num);pwm_cdev = kmalloc(sizeof(struct cdev), GFP_KERNEL); //动态申请cdev结构体的内存if(!pwm_cdev){return -ENOMEM;}memset(pwm_cdev, 0, sizeof(pwm_cdev));mypwm_setup(); //填充cdev结构体的成员pwm = class_create(THIS_MODULE,MYPWM_NAME); //创建/sys下的类if(IS_ERR(pwm)){printk("ERROR: Fail to create lwp-bell class\n");}device_create(pwm,NULL,dev_num,NULL,MYPWM_NAME); //创建设备文件printk("pwm driver lwp-bell is registered success\n");return 0;}static void __exit mypwm_exit(void){unregister_chrdev_region(dev_num,1); /*归还设备号*/device_destroy(pwm,dev_num); /*删除设备文件*/class_destroy(pwm); /*删除类*/kfree(pwm_cdev); /*释放设备结构体内存*/ cdev_del(pwm_cdev); /*注销cdev*/printk("pwm driver lwp-bell is removed success\n");}module_init(mypwm_init);module_exit(mypwm_exit);MODULE_LICENSE("GPL");MODULE_AUTHOR("liwanpeng");
用户程序：
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <fcntl.h>#include <sys/ioctl.h>int main(){int fd, cmd;cmd = 0;fd = open("/dev/lwp-bell",O_RDWR);if(fd < 0){printf("cannot open /dev/lwp-bell\n");exit(1);}while(1){scanf("%d", &cmd);printf("cmd is %d\n",cmd);ioctl(fd, cmd);if(cmd <= 0)break;}close(fd);return 0;}
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