嵌入式Linux主設(shè)備號(hào)和次設(shè)備號(hào)詳解

　　Linux的設(shè)備管理是和文件系統(tǒng)緊密結(jié)合的，各種設(shè)備都以文件的形式存放在/dev目錄下，稱為設(shè)備文件。應(yīng)用程序可以打開(kāi)、關(guān)閉和讀寫這些設(shè)備文件，完成對(duì)設(shè)備的操作，就像操作普通的數(shù)據(jù)文件一樣。為了管理這些設(shè)備，系統(tǒng)為設(shè)備編了號(hào)，每個(gè)設(shè)備號(hào)又分為主設(shè)備號(hào)和次設(shè)備號(hào)。主設(shè)備號(hào)用來(lái)區(qū)分不同種類的設(shè)備，而次設(shè)備號(hào)用來(lái)區(qū)分同一類型的多個(gè)設(shè)備。對(duì)于常用設(shè)備，Linux有約定俗成的編號(hào)，如硬盤的主設(shè)備號(hào)是3。

　　一個(gè)字符設(shè)備或者塊設(shè)備都有一個(gè)主設(shè)備號(hào)和次設(shè)備號(hào)。主設(shè)備號(hào)和次設(shè)備號(hào)統(tǒng)稱為設(shè)備號(hào)。主設(shè)備號(hào)用來(lái)表示一個(gè)特定的驅(qū)動(dòng)程序。次設(shè)備號(hào)用來(lái)表示使用該驅(qū)動(dòng)程序的各設(shè)備。例如一個(gè)嵌入式系統(tǒng)，有兩個(gè)LED指示燈，LED燈需要獨(dú)立的打開(kāi)或者關(guān)閉。那么，可以寫一個(gè)LED燈的字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，可以將其主設(shè)備號(hào)注冊(cè)成5號(hào)設(shè)備，次設(shè)備號(hào)分別為1和2。這里，次設(shè)備號(hào)就分別表示兩個(gè)LED燈。

　　設(shè)備文件通常都在 /dev 目錄下。如：

　　如上，前面第一個(gè)字符為c 的表示字符設(shè)備。在字符設(shè)備里，有主設(shè)備號(hào)和次設(shè)備號(hào)。如上1，4，7 分別是主設(shè)備號(hào)，0，1，3，7，70，71都是次設(shè)備號(hào)。一般的，主設(shè)備號(hào)標(biāo)識(shí)出與設(shè)備關(guān)聯(lián)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)。如 /dev/null 和 /dev/full 由 1 號(hào)驅(qū)動(dòng)來(lái)管理，/dev/vcs 和/dev/vcs1由 7 號(hào)驅(qū)動(dòng)來(lái)管理，/dev/ttyS6 由 4 號(hào)驅(qū)動(dòng)來(lái)管理。

　　現(xiàn)在的 Linux 內(nèi)核允許多個(gè)驅(qū)動(dòng)共享一個(gè)主設(shè)備號(hào)，但更多的設(shè)備都遵循一個(gè)驅(qū)動(dòng)對(duì)一個(gè)主設(shè)備號(hào)的原則。

　　內(nèi)核由次設(shè)備號(hào)確定當(dāng)前所指向的是哪個(gè)設(shè)備。根據(jù)所編寫的驅(qū)動(dòng)程序，可以從內(nèi)核那里得到一個(gè)直接指向設(shè)備的指針，或者使用次設(shè)備號(hào)作為一個(gè)設(shè)備本地?cái)?shù)組的索引。但不論如何，內(nèi)核自身幾乎不知道次設(shè)備號(hào)的什么事情。

　　設(shè)備號(hào)的內(nèi)部表示在內(nèi)核中，dev_t 類型( 在 linux/types.h 頭文件有定義 ) 用來(lái)表示設(shè)備號(hào)，包括主設(shè)備號(hào)和次設(shè)備號(hào)兩部分。對(duì)于 2.6.x 內(nèi)核，dev_t 是個(gè) 32 位量，其中 12 位用來(lái)表示主設(shè)備號(hào)，20 位用來(lái)表示次設(shè)備號(hào)。

　　在 linux/types.h 頭文件里定義有

　　主設(shè)備號(hào)和次設(shè)備號(hào)的獲取

　　為了寫出可移植的驅(qū)動(dòng)程序，不能假定主設(shè)備號(hào)和次設(shè)備號(hào)的位數(shù)。不同的機(jī)型中，主設(shè)備號(hào)和次設(shè)備號(hào)的位數(shù)可能是不同的。應(yīng)該使用MAJOR宏得到主設(shè)備號(hào)，使用MINOR宏來(lái)得到次設(shè)備號(hào)。下面是兩個(gè)宏的定義：(linux/kdev_t.h)

　　#define MINORBITS 20 /*次設(shè)備號(hào)*/

　　#define MINORMASK ((1U << MINORBITS) - 1) /*次設(shè)備號(hào)掩碼*/

　　#define MAJOR(dev) ((unsigned int) ((dev) >> MINORBITS)) /*dev右移20位得到主設(shè)備號(hào)*/

　　#define MINOR(dev) ((unsigned int) ((dev) & MINORMASK)) /*與次設(shè)備掩碼與，得到次設(shè)備號(hào)*/

　　MAJOR宏將dev_t向右移動(dòng)20位，得到主設(shè)備號(hào);MINOR宏將dev_t的高12位清零，得到次設(shè)備號(hào)。相反，可以將主設(shè)備號(hào)和次設(shè)備號(hào)轉(zhuǎn)換為設(shè)備號(hào)類型(dev_t)，使用宏MKDEV可以完成這個(gè)功能。

　　#define MKDEV(ma,mi) (((ma) << MINORBITS) | (mi))

　　MKDEV宏將主設(shè)備號(hào)(ma)左移20位，然后與次設(shè)備號(hào)(mi)相與，得到設(shè)備號(hào)

　　靜態(tài)分配設(shè)備號(hào)

　　靜態(tài)分配設(shè)備號(hào)，就是驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)者，靜態(tài)地指定一個(gè)設(shè)備號(hào)。對(duì)于一部分常用的設(shè)備，內(nèi)核開(kāi)發(fā)者已經(jīng)為其分配了設(shè)備號(hào)。這些設(shè)備號(hào)可以在內(nèi)核源碼documentation/ devices.txt文件中找到。如果只有開(kāi)發(fā)者自己使用這些設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，那么其可以選擇一個(gè)尚未使用的設(shè)備號(hào)。在不添加新硬件的時(shí)候，這種方式不會(huì)產(chǎn)生設(shè)備號(hào)沖突。但是當(dāng)添加新硬件時(shí)，則很可能造成設(shè)備號(hào)沖突，影響設(shè)備的使用。

　　動(dòng)態(tài)分配設(shè)備號(hào)

　　由于靜態(tài)分配設(shè)備號(hào)存在沖突的問(wèn)題，所以內(nèi)核社區(qū)建議開(kāi)發(fā)者使用動(dòng)態(tài)分配設(shè)備號(hào)的方法。動(dòng)態(tài)分配設(shè)備號(hào)的函數(shù)是alloc_chrdev_region()。