一、新字符驱动原理

1、以前的字符驱动使用register_chedev注册字符设备，需要手动指定主设备号

2、新版字符型驱动有两种方式注册字符设备：alloc_chrdev_region(自动申请设备号）和register_chrdev_region(手动申请主设备号)。两种申请方式的注销方式都是通过unregister_chrdev_region进行的。

3、在实际的驱动编写的时候，既要考虑给定主设备号和自动分配设备号。

4、在 Linux 中使用 cdev 结构体表示一个字符设备， cdev 结构体在 include/linux/cdev.h 文件中的定义如下：

struct cdev {struct kobject kobj;struct module *owner;const struct file_operations *ops;struct list_head list;dev_t dev;unsigned int count;};

其中ops 和 dev，这两个就是字符设备文件操作函数集合file_operations 以及设备号 dev_t。
利用cdev_init函数初始化这个结构体的成员变量,初始化完该结构体变量后需要向linux系统添加这个结构体采用cdev_add函数完成。通过这种方法实现的功能就和以前的register_chrdev一样。

同时在卸载linux驱动的时候要使用 cdev_del 函数从 Linux 内核中删除相应的字符设备， cdev_del。cdev_del 和 unregister_chrdev_region 这两个函数合起来的功能相当于 unregister_chrdev 函数。示例代码如下：

 /*LED设备结构体*/ 
struct newchrled_dev{struct cdev cdev;   /*字符设备结构体*/dev_t devid;    /*定义设备号*/struct class *class;    /*类*/struct device *device;  /*创建设备*/int major;  /*定义主设备号*/int minor;  /*定义次设备号*/
};static const struct file_operations newchrled_fops = {.owner = THIS_MODULE,.write = newchrled_write,.open = newchrled_open,.release = newchrled_release,
};   /*注册字符设备*/if(newchrled.major){    /*给定主设备号*/newchrled.devid = MKDEV(newchrled.major, 0);    /*获取设备号*/ret = register_chrdev_region(newchrled.devid, NEWCHRLED_COUNT, NEWCHRLED_NAME);}else{   /*s否则自动申请设备号*/ret = alloc_chrdev_region(&newchrled.devid, 0, NEWCHRLED_COUNT, NEWCHRLED_NAME);newchrled.major = MAJOR(newchrled.devid);newchrled.minor = MINOR(newchrled.devid);}if(ret < 0){printk("newchrled register error!\r\n");return -1;}printk("newchrled major = %d, minor = %d \r\n", newchrled.major, newchrled.minor);//打印主次设备号newchrled.cdev.owner = THIS_MODULE;cdev_init(&newchrled.cdev, &newchrled_fops);ret = cdev_add(&newchrled.cdev, newchrled.devid, NEWCHRLED_COUNT);/*删除字符设备*/
cdev_del(&newchrled.cdev);
/*注销设备号*/
unregister_chrdev_region(newchrled.devid, NEWCHRLED_COUNT);

二、自动创建设备节点

之前使用 modprobe 加载驱动程序以后还需要使用命令mknod手动创建设备节点。

mdev机制：udev 是一个用户程序，在 Linux 下通过 udev 来实现设备文件的创建与删除， udev 可以检测系统中硬件设备状态，可以根据系统中硬件设备状态来创建或者删除设备文件。比如使用modprobe 命令成功加载驱动模块以后就自动在/dev 目录下创建对应的设备节点文件,使用rmmod 命令卸载驱动模块以后就删除掉/dev 目录下的设备节点文件。使用 busybox 构建根文件系统的时候， busybox 会创建一个 udev 的简化版本—mdev。

创建和删除类和设备：要实现自动创建设备节点需要在驱动加载的时候创建一个类和设备，在驱动卸载的时候消除这个类和设备。

/*自动创建设备节点*/newchrled.class = class_create(THIS_MODULE, NEWCHRLED_NAME);if(IS_ERR(newchrled.class)){return PTR_ERR(newchrled.class);}newchrled.device = device_create(newchrled.class, NULL, newchrled.devid, NULL, NEWCHRLED_NAME);if(IS_ERR(newchrled.device)){return PTR_ERR(newchrled.device);}/*销毁设备*/device_destroy(newchrled.class, newchrled.devid);/*销毁类*/class_destroy(newchrled.class);

如此方能在命令modprobe加载驱动的时候自动注册设备和创建设备节点。

三、完整驱动程序

#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>#define LEDON 1         /*开灯*/
#define LEDOFF 0        /*关灯*/#define NEWCHRLED_NAME "newchrled"
#define NEWCHRLED_COUNT 1/*寄存器物理地址*/
#define CCM_CCGR1               (0X020C406C)
#define SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE 	(0X020E0068)
#define SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE 	(0X020E02F4)
#define GPIO1_DR_BASE 		   	(0X0209C000)
#define GPIO1_GDIR_BASE 	    (0X0209C004)/*映射后虚拟地址指针*/
static void __iomem *IMX6ULL_CCM_CCGR1;
static void __iomem *SW_MUX_GPIO1_IO03;
static void __iomem *SW_PAD_GPIO1_IO03;
static void __iomem *GPIO1_DR;
static void __iomem *GPIO1_GDIR;static void LED_switch(u8 sta){u32 val = 0;if(sta == LEDON){val = readl(GPIO1_DR);val &= ~(1 << 3);writel(val, GPIO1_DR);}else if(sta == LEDOFF){val = readl(GPIO1_DR);val |= (1 << 3);writel(val, GPIO1_DR);}
}/*创建led设备结构体*/
struct newchrled_dev{struct cdev cdev;   //字符设备结构体dev_t devid;    //定义设备号struct class *class;    //类struct device *device; //设备+类可以构成自动创建设备节点int major;  //主设备号int minor;  //次设备号
};struct newchrled_dev newchrled;static int newchrled_open(struct inode *inode, struct file *filp){return 0;}static ssize_t newchrled_read(struct file *filp, char __user *buf,size_t cnt, loff_t *offt)
{int retvalue = 0;return 0;
}static ssize_t newchrled_write(struct file *filp,const char __user *buf,size_t cnt, loff_t *offt){int retvalue = 0;unsigned char databuf[1];retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt); //读取应用传来的数据if(retvalue < 0){printk("kernel write failed\r\n");return -EFAULT;}LED_switch(databuf[0]);return 0;}static int newchrled_release(struct inode *inode,struct file *filp){return 0;}/*newchrled设备操作集*/
static const struct file_operations newchrled_fops = {.owner = THIS_MODULE,.read = newchrled_read,.write = newchrled_write,.open = newchrled_open,.release = newchrled_release,
};static int __init newchrled_init(void)
{int ret = 0,val = 0;printk("newchrled init\r\n");//初始化LED寄存器//寄存器物理地址映射IMX6ULL_CCM_CCGR1 = ioremap(CCM_CCGR1,4);           SW_MUX_GPIO1_IO03 = ioremap(SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE,4);SW_PAD_GPIO1_IO03 = ioremap(SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE,4);GPIO1_DR          = ioremap(GPIO1_DR_BASE,4); 		  GPIO1_GDIR        = ioremap(GPIO1_GDIR_BASE,4); 	//修改寄存器值流程 读->改->写//开启时钟val = readl(IMX6ULL_CCM_CCGR1);val &= ~(3 << 26);    //清除原来led对应的的时钟val |= 3 << 26; //26,27位置1writel(val,IMX6ULL_CCM_CCGR1);  //将值写回寄存器writel(0x5,SW_MUX_GPIO1_IO03);  //将管脚复用为GPIOwritel(0x10B0,SW_PAD_GPIO1_IO03);   //设置管脚电气属性//设置管脚为输出val = readl(GPIO1_GDIR);val |= (1 << 3);writel(val, GPIO1_GDIR);//管脚设置默认低电平打开LEDval = readl(GPIO1_DR);val &= (0 << 3);writel(val, GPIO1_DR);/*注册字符设备*/newchrled.major = 0;//设备号由内核自动注册if(newchrled.major){    //如果自己定义了主设备号newchrled.devid = MKDEV(newchrled.major, 0);   //将主设备号和次设备号组合ret = register_chrdev_region(newchrled.major, NEWCHRLED_COUNT, NEWCHRLED_NAME);   //注册字符设备}else{   //自动分配设备号ret = alloc_chrdev_region(&newchrled.devid, 0, NEWCHRLED_COUNT, NEWCHRLED_NAME); newchrled.major = MAJOR(newchrled.devid);  //保存自动分配的主设备号newchrled.minor = MINOR(newchrled.devid);  //保存自动分配的次设备号}if(ret < 0){goto failed_devid;}//添加字符设备newchrled.cdev.owner = THIS_MODULE; //指定所有者cdev_init(&newchrled.cdev, &newchrled_fops); //注册类ret = cdev_add(&newchrled.cdev, newchrled.devid, NEWCHRLED_COUNT);if(ret < 0){goto failed_cdev;}/*实现自动创建设备节点*///1、创建类newchrled.class = class_create(THIS_MODULE, NEWCHRLED_NAME); /*class_creat(owner,name);*/if(IS_ERR(newchrled.class)){   /*判断是否创建类成功*/ret = PTR_ERR(newchrled.class);goto failed_class;}//2、创建设备newchrled.device = device_create(newchrled.class, NULL, newchrled.devid, NULL, NEWCHRLED_NAME);if(IS_ERR(newchrled.device)){   /*判断是否创建类成功*/ret = PTR_ERR(newchrled.device);goto failed_device;}return 0;failed_device:class_destroy(newchrled.class);
failed_class:cdev_del(&newchrled.cdev);
failed_cdev:unregister_chrdev_region(newchrled.devid, NEWCHRLED_COUNT);
failed_devid:return 0;
}static void __exit newchrled_exit(void)
{printk("newchrled exit\r\n");/*取消地址映射*/iounmap(IMX6ULL_CCM_CCGR1);iounmap(SW_MUX_GPIO1_IO03);iounmap(SW_PAD_GPIO1_IO03);iounmap(GPIO1_DR);iounmap(GPIO1_GDIR);cdev_del(&newchrled.cdev);  //注销字符设备//卸载设备unregister_chrdev_region(newchrled.devid, NEWCHRLED_COUNT);/*摧毁设备*/device_destroy(newchrled.class, newchrled.devid);class_destroy(newchrled.class); //注销类}module_init(newchrled_init);
module_exit(newchrled_exit);MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("ZYC");