linux系统中misc子系统

1、在linux系统中什么是misc？在研究摄像头驱动的时候，发现摄像头驱动的路径为：/driver/misc/jz_cim/文件目录下，经过查找结果如下：杂项设备（misc device）杂项设备也是嵌入式系统中用得比较多的一种设备驱动。在 Linux 内核的include/linux目录下有miscdevice.h文件，要把自己定义的misc device从设备定义在这里。其实是因为这些字符设备不符合预先确定的字符设备范畴，所有这些设备采用主编号10 ，一起归于misc device，其实misc_register就是用主标号10调用register_chrdev()的，只不过misc是将一些字符设备存放在misc类中。换句话说，misc设备其实也就是特殊的字符设备。2、linux内核杂项设备驱动源码分析在Linux驱动中把无法归类的五花八门的设备定义为混杂设备(用miscdevice结构体表述)。miscdevice共享一个主设备号MISC_MAJOR(即10)，但次设备号不同。所有的miscdevice设备形成了一个链表，对设备访问时内核根据次设备号查找对应的miscdevice设备，然后调用其file_operations结构中注册的文件操作接口进行操作。在内核中用struct miscdevice表示miscdevice设备，然后调用其file_operations结构中注册的文件操作接口进行操作。miscdevice的API实现在drivers/char/misc.c中，misc设备的初始化，注册，注销都在这个文件中。在内核中，misc杂项设备驱动接口是对一些字符设备的简单封装，他们共享一个主设备号，有不同的次设备号，共享一个open调用，其他的操作函数在打开后运用linux驱动程序的方法重载进行装载。我们首先先来看misc设备的结构体的描述：代码位于：android-4.1/kernel/include/linux/miscdevice.h，该文件中还有所有misc设备的次设备号的宏定义。struct miscdevice { intminor; //次设备号 const char*name; //设备的名称 const structfile_operations *fops; //文件操作 structlist_head list; //misc_list的链表头 struct device*parent; //父设备(Linux设备模型中的东东了，哈哈) struct device*this_device; //当前设备，是device_create的返回值，下边会看到 constchar *nodename; mode_tmode;}; 这个结构体是misc设备基本的结构体，在注册misc设备的时候必须要声明并初始化一个这样的结构体，但其中一般只需填充name minor fops字段就可以了。下面就是led驱动程序中初始化miscdevice的代码：static struct miscdevice misc = { .minor =MISC_DYNAMIC_MINOR, .name =DEVICE_NAME, .fops =&dev_fops, }; 一般的时候在fops不用实现open方法，因为最初的方法misc_ops包含了open方法。其中minor如果填充MISC_DYNAMIC_MINOR，则是动态次设备号，次设备号由misc_register动态分配的。然后来看看misc子系统的初始化函数：static int __init misc_init(void) { int err; #ifdef CONFIG_PROC_FS proc_create("misc", 0, NULL,&misc_proc_fops); /*创建一个proc入口项*/ #endif misc_class =class_create(THIS_MODULE, "misc"); /*在/sys/class/目录下创建一个名为misc的类*/ err = PTR_ERR(misc_class); if(IS_ERR(misc_class)) gotofail_remove; err =-EIO; /*注册设备，其中设备的主设备号为MISC_MAJOR，为10。设备名为misc，misc_fops是操作函数的集合*/ if(register_chrdev(MISC_MAJOR,"misc",&misc_fops)) gotofail_printk; misc_class->devnode= misc_devnode; return0; fail_printk: printk("unable to get major %d for misc devices/n",MISC_MAJOR); class_destroy(misc_class); fail_remove: remove_proc_entry("misc", NULL); returnerr; } subsys_initcall(misc_init); /*misc作为一个子系统被注册到linux内核中*/ 可以看出，这个初始化函数，最主要的功能就是注册字符设备，所用的注册接口是2.4内核的register_chrdev。它注册了主设备号为MISC_MAJOR，次设备号为0-255的256个设备。并且创建了一个misc类。下边是register_chrdev函数的实现：int register_chrdev(unsigned int major, const char *name,const struct file_operations *fops) { structchar_device_struct *cd; struct cdev*cdev; char *s; int err =-ENOMEM; /*主设备号是10，次设备号为从0开始，分配256个设备*/ cd =__register_chrdev_region(major, 0, 256, name); if(IS_ERR(cd)) returnPTR_ERR(cd); /*分配字符设备*/ cdev =cdev_alloc(); if(!cdev) gotoout2; cdev->owner = fops->owner; cdev->ops= fops; /*Linux设备模型中的,设置kobject的名字*/ kobject_set_name(&cdev->kobj, "%s", name); for (s =strchr(kobject_name(&cdev->kobj),'/'); s; s = strchr(s, '/')) *s ='!'; /*把这个字符设备注册到系统中*/ err =cdev_add(cdev, MKDEV(cd->major, 0), 256); if (err) gotoout; cd->cdev =cdev; return major? 0 : cd->major; out: kobject_put(&cdev->kobj); out2: kfree(__unregister_chrdev_region(cd->major, 0, 256)); returnerr; } 来看看这个设备的操作函数的集合：static const struct file_operations misc_fops = { .owner =THIS_MODULE, .open = misc_open, }; 可以看到这里只有一个打开函数，用户打开miscdevice设备是通过主设备号对应的打开函数，在这个函数中找到次设备号对应的相应的具体设备的open函数。它的实现如下：static int misc_open(struct inode * inode,struct file * file) { intminor = iminor(inode); structmiscdevice *c; interr = -ENODEV; const struct file_operations *old_fops, *new_fops = NULL; lock_kernel(); mutex_lock(&misc_mtx); /*找到次设备号对应的操作函数集合，让new_fops指向这个具体设备的操作函数集合*/ list_for_each_entry(c, &misc_list, list) { if (c->minor == minor) { new_fops = fops_get(c->fops); break; } } if(!new_fops) { mutex_unlock(&misc_mtx); /*如果没有找到，则请求加载这个次设备号对应的模块*/ request_module("char-major-%d-%d", MISC_MAJOR, minor); mutex_lock(&misc_mtx); /*重新遍历misc_list链表，如果没有找到就退出，否则让new_fops指向这个具体设备的操作函数集合*/ list_for_each_entry(c, &misc_list, list) { if (c->minor == minor) { new_fops =fops_get(c->fops); break; } } if (!new_fops) goto fail; } err= 0; /*保存旧打开函数的地址*/ old_fops = file->f_op; /*让主设备号的操作函数集合指针指向具体设备的操作函数集合*/ file->f_op = new_fops; if(file->f_op->open) { /*使用具体设备的打开函数打开设备*/ err=file->f_op->open(inode,file); if (err) { fops_put(file->f_op); file->f_op = fops_get(old_fops); } } fops_put(old_fops); fail: mutex_unlock(&misc_mtx); unlock_kernel(); return err; } 再来看看misc子系统对外提供的两个重要的API,misc_register,misc_deregister：misc_register()函数在misc.c中，最主要的功能是基于misc_class构造一个设备，将miscdevice结构挂载到misc_list列表上，并初始化与linux设备模型相关的结构，它的参数是miscdevice结构体。int misc_register(struct miscdevice *misc) { struct miscdevice *c; dev_t dev; interr = 0; INIT_LIST_HEAD(&misc->list); //链表项使用时必须初始化 mutex_lock(&misc_mtx); /*遍历misc_list链表，看这个次设备号以前有没有被用过，如果次设备号已被占有则退出*/ list_for_each_entry(c, &misc_list, list) { if (c->minor == misc->minor) { mutex_unlock(&misc_mtx); return -EBUSY; } } /*看是否是需要动态分配次设备号*/ if(misc->minor == MISC_DYNAMIC_MINOR) { /* *#define DYNAMIC_MINORS 64 /* like dynamic majors */ *static unsigned char misc_minors[DYNAMIC_MINORS / 8]; *这里存在一个次设备号的位图，一共64位。下边是遍历每一位， *如果这位为0，表示没有被占有，可以使用，为1表示被占用。 */ int i = DYNAMIC_MINORS; while (--i >= 0) if ( (misc_minors[i>>3] & (1 << (i&7))) == 0) break; if (i<0) { mutex_unlock(&misc_mtx); return -EBUSY; } /*得到这个次设备号*/ misc->minor = i; } /*设置位图中相应位为1*/ if(misc->minor < DYNAMIC_MINORS) misc_minors[misc->minor >> 3] |= 1 << (misc->minor& 7); /*计算出设备号*/ dev= MKDEV(MISC_MAJOR, misc->minor); /*在/dev下创建设备节点，这就是有些驱动程序没有显式调用device_create，却出现了设备节点的原因*/ misc->this_device = device_create(misc_class, misc->parent, dev,NULL, "%s",misc->name); if(IS_ERR(misc->this_device)) { err = PTR_ERR(misc->this_device); goto out; } /* *Add it to the front, so that later devices can "override" *earlier defaults */ /*将这个miscdevice添加到misc_list链表中*/ list_add(&misc->list, &misc_list); out: mutex_unlock(&misc_mtx); return err; } 可以看出，这个函数首先遍历misc_list链表，查找所用的次设备号是否已经被注册，防止冲突。如果是动态次设备号则分配一个，然后调用MKDEV生成设备号,从这里可以看出所有的misc设备共享一个主设备号MISC_MAJOR，然后调用device_create，生成设备文件。最后加入到misc_list链表中。关于device_create，class_create 作用： class_create函数在misc.c中的模块初始化中被调用，现在一起说一下。这两个函数看起来很陌生，没有在ldd3中发现过，看源代码的时候发现class_create会调用底层组件__class_regsiter()是说明它是注册一个类。而device_create是创建一个设备，他是创建设备的便捷实现调用了device_register函数。他们都提供给linux设备模型使用，从linux内核2.6的某个版本之后，devfs不复存在，udev成为devfs的替代。相比devfs，udev有很多优势。struct class *myclass =class_create(THIS_MODULE, “my_device_driver”);class_device_create(myclass, NULL,MKDEV(major_num, 0), NULL, “my_device”);这样就创建了一个类和设备，模块被加载时，udev daemon就会自动在/dev下创建my_device设备文件节点。这样就省去了自己创建设备文件的麻烦。这样也有助于动态设备的管理.这个是miscdevice的卸载函数：int misc_deregister(struct miscdevice*misc) { inti = misc->minor; if(list_empty(&misc->list)) return -EINVAL; mutex_lock(&misc_mtx); /*在misc_list链表中删除miscdevice设备*/ list_del(&misc->list); /*删除设备节点*/ device_destroy(misc_class, MKDEV(MISC_MAJOR, misc->minor)); if(i < DYNAMIC_MINORS && i>0) { /*释放位图相应位*/ misc_minors[i>>3] &= ~(1 << (misc->minor &7)); } mutex_unlock(&misc_mtx); return 0; } 总结一下miscdevice驱动的注册和卸载流程：misc_register:匹配次设备号->找到一个没有占用的次设备号(如果需要动态分配的话)->计算设备号->创建设备文件->miscdevice结构体添加到misc_list链表中。misc_deregister:从mist_list中删除miscdevice->删除设备文件->位图位清零。总结：杂项设备作为字符设备的封装，为字符设备提供的简单的编程接口，如果编写新的字符驱动，可以考虑使用杂项设备接口，方便简单，只需要初始化一个miscdevice的结构，调用misc_register就可以了。系统最多有255个杂项设备，因为杂项设备模块自己占用了一个次设备号出处：http://blog.csdn.net/wang_zheng_kai

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