linux字符設(shè)備放在哪個目錄中

今天小編給大家分享一下linux字符設(shè)備放在哪個目錄中的相關(guān)知識點(diǎn)，內(nèi)容詳細(xì)，邏輯清晰，相信大部分人都還太了解這方面的知識，所以分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后有所收獲，下面我們一起來了解一下吧。

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linux字符設(shè)備放在“/dev”目錄中。字符設(shè)備是指只能一個字節(jié)一個字節(jié)進(jìn)行讀寫操作的設(shè)備，一般每個字符設(shè)備或者塊設(shè)備都會在“/dev”目錄下對應(yīng)一個設(shè)備文件，并且每個設(shè)備文件都必須有主/次設(shè)備號，主設(shè)備號相同的設(shè)備是同類設(shè)備，使用同一個驅(qū)動程序。

1、Linux設(shè)備驅(qū)動分類

Linux系統(tǒng)將設(shè)備分為三個類：字符設(shè)備、塊設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，在這三大類中，字符設(shè)備相對比較簡單，應(yīng)用程序通過字符設(shè)備文件來訪問字符設(shè)備，本講主要介紹字符設(shè)備，如果對塊設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備感興趣的話，可以參看相關(guān)資料，并對其進(jìn)行深入了解。

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2、什么是字符設(shè)備？

字符設(shè)備是指只能一個字節(jié)一個字節(jié)進(jìn)行讀寫操作的設(shè)備，不能隨機(jī)讀取設(shè)備中的某一數(shù)據(jù)、讀取數(shù)據(jù)要按照先后順序。字符設(shè)備是面向流的設(shè)備，常見的字符設(shè)備有鼠標(biāo)、鍵盤、串口、控制臺和LED等。

一般每個字符設(shè)備或者塊設(shè)備都會在/dev目錄下對應(yīng)一個設(shè)備文件，并且每個設(shè)備文件都必須有主/次設(shè)備號，主設(shè)備號相同的設(shè)備是同類設(shè)備，使用同一個驅(qū)動程序。

Linux用戶層程序通過設(shè)備文件來使用驅(qū)動程序操作字符設(shè)備或塊設(shè)備。

可以通過

cat /proc/devices

命令查看當(dāng)前已經(jīng)加載的設(shè)備驅(qū)動程序的主設(shè)備號。

通過在/dev目錄下執(zhí)行命令

ls -l

可以看到所有設(shè)備文件的主設(shè)備號和次設(shè)備號：

對常見設(shè)備文件作如下說明：

/dev/hd[a-t]：IDE設(shè)備

/dev/sd[a-z]：SCSI設(shè)備

/dev/fd[0-7]：標(biāo)準(zhǔn)軟驅(qū)

/dev/md[0-31]：軟raid設(shè)備

/dev/loop[0-7]：本地回環(huán)設(shè)備

/dev/mem：內(nèi)存

/dev/null：無限數(shù)據(jù)接收設(shè)備,相當(dāng)于黑洞

/dev/zero：無限零資源

/dev/tty[0-63]：虛擬終端

/dev/ttyS[0-3]：串口

/dev/lp[0-3]：并口

/dev/console：控制臺

/dev/fb[0-31]：framebuffer

/dev/cdrom => /dev/hdc

/dev/modem => /dev/ttyS[0-9]

/dev/pilot => /dev/ttyS[0-9]

3、如何建立設(shè)備文件？

建立設(shè)備文件有兩種方式，一是通過系統(tǒng)調(diào)用mknod()，編程中調(diào)用該函數(shù)可以建立一個新的設(shè)備文件名，另外一種就是通過mknod命令，命令的第一個參數(shù)為設(shè)備文件名，第二個參數(shù)為設(shè)備類型，比如c表示字符設(shè)備，第三、四個參數(shù)為設(shè)備文件的主設(shè)備號和次設(shè)備號，比如231和0。主設(shè)備號和次設(shè)備號合起來唯一的確定一個設(shè)備，同一個設(shè)備不同類型的主設(shè)備號是一樣的，次設(shè)備號不同，比如一個硬盤的多個分區(qū)就有不同的次設(shè)備號，通過主設(shè)備號就可以把設(shè)備文件與驅(qū)動程序關(guān)聯(lián)起來。

mknod filename type major minor

• filename：要創(chuàng)建的設(shè)備文件名；

• type：設(shè)備類型，c代表一個字符設(shè)備，b代表一個塊設(shè)備；

• major：主設(shè)備號；

• minor：次設(shè)備號；

4、如何描述字符設(shè)備？

Linux內(nèi)核中抽象出struct cdev結(jié)構(gòu)體來表示一個字符設(shè)備，cdev 定義于 <linux/cdev.h> 中其中，其中最關(guān)鍵的是file_operations結(jié)構(gòu)，它是實(shí)現(xiàn)字符設(shè)備的操作集。

struct cdev {
        struct kobject kobj;   //  內(nèi)嵌內(nèi)核對象
        struct module *owner;  //該字符設(shè)備所在的內(nèi)核模塊
        const struct file_operations *ops; //文件操作結(jié)構(gòu)體
        struct list_head list;  //已注冊字符設(shè)備鏈表
        dev_t dev; //由主、次設(shè)備號構(gòu)成的設(shè)備號
        unsigned int count;//同一主設(shè)備號的次設(shè)備號的個數(shù)
};

Linux使用file_operations結(jié)構(gòu)訪問驅(qū)動程序的函數(shù)，這個結(jié)構(gòu)的每一個成員的名字都對應(yīng)著一個系統(tǒng)調(diào)用。

struct file_operations {
       struct module *owner;
       loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);
       ssize_t (*read) (struct file *, char *, size_t, loff_t *);
       ssize_t (*write) (struct file *, const char *, size_t, loff_t *);
       int (*readdir) (struct file *, void *, filldir_t);
       unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);
       int (*ioctl) (struct inode *, struct file *, unsigned int, unsigned long);
       int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);
       int (*open) (struct inode *, struct file *);
       int (*flush) (struct file *);
       int (*release) (struct inode *, struct file *);
       int (*fsync) (struct file *, struct dentry *, int datasync);
       int (*fasync) (int, struct file *, int);
       int (*lock) (struct file *, int, struct file_lock *);
       ssize_t (*readv) (struct file *, const struct iovec *, unsigned long,loff_t *);
       ssize_t (*writev) (struct file *, const struct iovec *, unsigned long,    loff_t *);
    };

用戶進(jìn)程利用在對設(shè)備文件進(jìn)行諸如read，write操作的時候，系統(tǒng)調(diào)用通過設(shè)備文件的主設(shè)備號找到相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動程序，然后讀取這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相應(yīng)的函數(shù)指針，接著把控制權(quán)交給該函數(shù)，這是Linux的設(shè)備驅(qū)動程序工作的基本原理。

5、字符設(shè)備與文件系統(tǒng)的接口

如圖，在Linux內(nèi)核中，最左邊， 使用cdev結(jié)構(gòu)體來描述字符設(shè)備;通過其成員dev_t來定義設(shè)備號（分為主、次設(shè)備號）以確定字符設(shè)備的唯一性;通過其成員file_operations來定義字符設(shè)備驅(qū)動提供給虛擬文件系統(tǒng)VFS的接口函數(shù)，如常見的open()、read()、write()等，這些函數(shù)真正的操作硬件設(shè)備。

在上一個圖的基礎(chǔ)上我們看這個圖，字符設(shè)備驅(qū)動程序是以內(nèi)核模塊的形式加載到內(nèi)核中的，首先模塊加載函數(shù)按靜態(tài)或者動態(tài)方式獲取設(shè)備號；然后字符設(shè)備初始化函數(shù)建立cdev與 file_operations之間的連接， 通過注冊函數(shù)向系統(tǒng)添加一個cdev以完成注冊; 模塊卸載時與加載對應(yīng)，要注銷cdev，并釋放設(shè)備號。

在用戶程序中，可以通過系統(tǒng)調(diào)用open(), read(), write()等調(diào)用驅(qū)動程序在內(nèi)核中所實(shí)現(xiàn)的這些函數(shù)。這樣用戶態(tài)到內(nèi)核驅(qū)動之間的通路就打通了。

6、編寫簡單的字符設(shè)備驅(qū)動程序

如圖，編寫字符設(shè)備驅(qū)動分為三大步驟：

1. 驅(qū)動的初始化，其中又分為四個步驟，調(diào)用相關(guān)的函數(shù)達(dá)到。

2. 實(shí)現(xiàn)設(shè)備的操作，具體的操作取決于你自己所要實(shí)現(xiàn)的功能，這里只列出了基本的操作

3. 驅(qū)動的注銷，注銷就是釋放資源。

其中調(diào)用的接口函數(shù)功能如下：

第1個函數(shù)是分配函數(shù)，動態(tài)申請cdev的內(nèi)存，給該結(jié)構(gòu)分配內(nèi)存空間。

第2個函數(shù)是初始化函數(shù)，初始化cdev的成員，并建立cdev和file_operations之間關(guān)聯(lián).

第3個函數(shù)注冊cdev設(shè)備對象，也就是把字符設(shè)備添加到字符設(shè)備表中，就像大家入學(xué)時進(jìn)行注冊一樣。

第4個函數(shù)是注銷驅(qū)動程序調(diào)用，將cdev對象從系統(tǒng)中刪除。

第5個函數(shù)釋放cdev數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)所占的內(nèi)存。

6.1 設(shè)備號的申請和釋放

一個字符設(shè)備或塊設(shè)備都有一個主設(shè)備號和一個次設(shè)備號。主設(shè)備號用來標(biāo)識與設(shè)備文件相連的驅(qū)動程序，用來反映設(shè)備類型。次設(shè)備號被驅(qū)動程序用來辨別操作的是哪個設(shè)備，用來區(qū)分同類型的設(shè)備。注冊時申請設(shè)備號，注銷時釋放設(shè)備號，就像大家入學(xué)是有一個學(xué)號，畢業(yè)離開時就釋放掉這個學(xué)號。

6.2 用戶空間與內(nèi)核空間數(shù)據(jù)的傳送

當(dāng)我們在用戶程序中調(diào)用read（）函數(shù)時，陷入內(nèi)核空間，實(shí)際上要通過內(nèi)核的copy_to_user()函數(shù)把內(nèi)核空間緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)拷貝到用戶空間的緩沖區(qū)，反之，當(dāng)我們調(diào)用write（)函數(shù)時，內(nèi)核通過調(diào)用copy_from_user()函數(shù)把用戶空間的數(shù)據(jù)拷貝到內(nèi)核緩沖區(qū)。

以上就是“l(fā)inux字符設(shè)備放在哪個目錄中”這篇文章的所有內(nèi)容，感謝各位的閱讀！相信大家閱讀完這篇文章都有很大的收獲，小編每天都會為大家更新不同的知識，如果還想學(xué)習(xí)更多的知識，請關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道。

文章名稱：linux字符設(shè)備放在哪個目錄中
本文網(wǎng)址：http://muchs.cn/article48/ihijep.html

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