字符设备驱动分层结构图
下图展示的是字符设备在打开(open)时的调用细节流程图，主要关注点是file_operations结构体的绑定操作。
字符设备在内核空间的组织结构图
在 2.4 的内核我们使用 register_chrdev(0, "hello", &hello_fops) 来进行字符设备设备节点的分配，这种方式每一个主设备号只能存放一种设备，它们使用相同的 file_operation 结构体，也就是说内核最多支持 256 个字符设备驱动程序。
在 2.6 的内核之后，新增了一个 register_chrdev_region 函数，它支持将同一个主设备号下的次设备号进行分段，每一段供给一个字符设备驱动程序使用，使得资源利用率大大提升，同时，2.6 的内核保留了原有的 register_chrdev 方法。在 2.6 的内核中这两种方法都会调用到 __register_chrdev_region 函数。
static struct char_device_struct { struct char_device_struct *next; unsigned int major; unsigned int baseminor; int minorct; char name[64]; struct cdev *cdev; /* will die */ } *chrdevs[CHRDEV_MAJOR_HASH_SIZE]; 内核中的每一个字符设备驱动程序都由一个 char_device_struct 结构体来描述，包含主设备号、起始次设备号、次设备号个数等信息。
内核使用 chrdevs 这个指针数组来管理所有的字符设备驱动程序，数组范围 0-255 ，看上去好像还是只支持 256 个字符设备驱动程序，其实并不然，每一个 char_device_struct 结构都含有一个 next 指针，它可以指向与其主设备号相同的其它字符设备驱动程序，它们之间主设备号相同，各自的次设备号范围相互不重叠。
字符设备驱动模板
#include#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include /* 1. 确定主设备号 */ static int major; static int hello_open(struct inode *inode, struct file *file) { printk("hello_open\n"); return 0; } /*读函数*/static ssize_t hello_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos){ char data[] = "hello world." /*读数据到用户空间:内核空间->用户空间交换数据*/ if (copy_to_user(buf, (void*)data, sizeof(data))) { ret = - EFAULT; } return ret;} /* 2. 构造file_operations */ static struct file_operations hello_fops = { .owner = THIS_MODULE, .open = hello_open, .read = hello_read,}; #define HELLO_CNT 2 static struct cdev hello_cdev; static struct class *cls; static int hello_init(void) { dev_t devid; /* 3. 告诉内核 */ #if 0 // 老方法 /* (major, 0), (major, 1), ..., (major, 255)都对应hello_fops */ major = register_chrdev(0, "hello", &hello_fops); #else // 新方法 if (major) { devid = MKDEV(major, 0); /* (major,0~1) 对应 hello_fops, (major, 2~255)都不对应hello_fops */ register_chrdev_region(devid, HELLO_CNT, "hello"); } else { /* (major,0~1) 对应 hello_fops, (major, 2~255)都不对应hello_fops */ alloc_chrdev_region(&devid, 0, HELLO_CNT, "hello"); major = MAJOR(devid); } cdev_init(&hello_cdev, &hello_fops); cdev_add(&hello_cdev, devid, HELLO_CNT); #endif cls = class_create(THIS_MODULE, "hello"); device_create(cls, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "hello0"); /* /dev/hello0 */ device_create(cls, NULL, MKDEV(major, 1), NULL, "hello1"); /* /dev/hello1 */ return 0; } static void hello_exit(void) { device_destroy(cls, MKDEV(major, 0)); device_destroy(cls, MKDEV(major, 1)); class_destroy(cls); cdev_del(&hello_cdev); unregister_chrdev_region(MKDEV(major, 0), HELLO_CNT); } module_init(hello_init); module_exit(hello_exit); MODULE_LICENSE("GPL");
下面是Makefile
ifneq ($(KERNELRELEASE),) obj-m:=hello.oelse KERNELDIR?=/lib/modules/$(shell uname -r)/build PWD:=$(shell pwd)default: $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modulesendif
下面可以写一个应用程序测试一下：
#includeint main(){ FILE *fp = NULL; char buf[4096]; /*打开设备文件*/ fp = fopen("/dev/hello0","r+"); if (fp == NULL) { return -1; } /*读设备*/ fread(buf, sizeof(buf), 1, fp); /*检测结果*/ printf("buf: %s\n",buf); return 0; }