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驱动-创建设备节点

news 来源：原创 2025/6/28 16:23:32

字符设备相关的知识面：已经了解了申请设备号、注册字符设备。已经将字符设备添加进入内核了，那么如何使用这个字符设备呢？
Linux 里面一切皆文件，对内核中的字符设备进行文件操作如打开、关闭、读、写等，但是并不支持哦。需要相应的设备文件作为桥梁进行设备的访问，
这里需要了解知识：创建设备节点

文章目录

自动创建设备节点
- udev 知识了解
- - 动态创建设备节点
  - 自动加载驱动和触发动作
  - 支持热插拔（Hotplug）
- 创建设备节点
- - class_create() - 创建设备类
  - device_create() - 创建设备节点
  - 销毁 class_destroy
  - 销毁 device_destroy
实验
- 源码程序 chrdev_node
- - 源码分析
- Makefile 编译文件
- 运行测试
- - insmod dmesg | tail
  - cat proc/devices
  - ls /sys/class/ ls /sys/class/class_test/
  - ls /dev/device_test
总结

自动创建设备节点

针对手动创建设备节点，这里不概述、总结，重点是自动创建设备节点。

udev 知识了解

udev 知识了解：
在 Linux 系统中，udev（用户空间设备管理，Userspace Device Manager）是一个动态设备管理工具，负责在 /dev 目录下自动管理设备节点。它是现代 Linux 系统的核心组件，取代了传统的静态 /dev 目录管理和早期的 devfs。

udev 的核心作用：

动态创建设备节点

当硬件设备插入（如 USB、硬盘、网卡等）或系统启动时，udev 会根据内核发出的 uevent 动态创建对应的设备文件（如 /dev/sda、/dev/ttyUSB0）。
设备移除时，自动清理对应的设备节点。

自动加载驱动和触发动作

支持在设备插入时自动加载内核模块（驱动）。
触发自定义脚本（如挂载磁盘、通知用户）。

支持热插拔（Hotplug）

实时响应硬件插拔事件，适用于移动设备、外接存储等。

创建设备节点

设备文件的自动创建是利用 udev(mdev)机制来实现，多数情况下采用自动创建设备节点
的方式。 udev(mdev)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。在驱动中首先使用 class_create(…)函数对 class 进行创建，这个类存放于
/sys/class/ 目录下，之后使用 device_create(…)函数创建相应的设备，在进行模块加载时，用户
空间中的 udev 会自动响应 device_create()函数，寻找对应的类从而创建设备节点

class_create() - 创建设备类

struct class *class_create(struct module *owner, const char *name);

功能：创建一个设备类，将在/sys/class/下出现对应的目录

参数：

owner：struct module 结构体类型的指针，指向函数即将创建的这个 struct class 的模块。
一般赋值为 THIS_MODULE
name：类名，将出现在/sys/class/下 ;char 类型的指针，代表即将创建的 struct class 变量的名字
返回：成功返回指向class结构的指针，失败返回ERR_PTR

device_create() - 创建设备节点

struct device *device_create(struct class *cls, struct device *parent,
                            dev_t devt, void *drvdata, const char *fmt, ...);

功能：在指定类下创建设备，触发udev在/dev下创建设备节点

参数：

cls：从class_create()返回的类指针 ,指定所要创建的设备所从属的类
parent：父设备，通常为NULL
devt：设备号（主设备号+次设备号）
drvdata：驱动私有数据，通常为NULL
fmt：设备名格式字符串（类似printf）
返回：成功返回device指针，失败返回ERR_PTR;struct device * 类型结构体

销毁 class_destroy

用于删除设备的逻辑类，即从 Linux 内核系统中删除设备的逻辑类。

销毁 device_destroy

extern void device_destroy(struct class *cls, dev_t devt);

用来删除 class 类中的设备属性文件， udev 会自动识别从而进行设备节点的删除。

实验

源码程序 chrdev_node


#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/kdev_t.h>
#include <linux/cdev.h>


static dev_t dev_num;//定义dev_t类型(32位大小)的变量dev_num
struct cdev cdev_test;  //定义struct cdev 类型结构体变量cdev_test，表示要注册的字符设备

static struct file_operations cdev_test_ops = {
	.owner=THIS_MODULE,//将owner字段指向本模块，可以避免在模块的操作正在被使用时卸载该模块
};//定义file_operations结构体类型的变量cdev_test_ops

struct class *class_test;//定于struct class *类型结构体变量class_test，表示要创建的类


static int __init chrdev_fops_init(void)//驱动入口函数
{
    int ret;//定义int类型的变量ret，用来判断函数返回值
    int major,minor;//定义int类型的主设备号major和次设备号minor

    ret=alloc_chrdev_region(&dev_num,0,1,"chardev_num"); //通过动态方式进行设备号注册
    
    if(ret < 0){
            printk("alloc_chrdev_region is error\n");
    }   
        printk("alloc_chrdev_region is ok\n");
        major=MAJOR(dev_num);//通过MAJOR()函数进行主设备号获取
        minor=MINOR(dev_num);//通过MINOR()函数进行次设备号获取
        printk("major is %d\n",major);
        printk("minor is %d\n",minor);
 
        使用cdev_init()函数初始化cdev_test结构体，并链接到cdev_test_ops结构体
       cdev_init(&cdev_test,&cdev_test_ops);
        cdev_test.owner = THIS_MODULE;//将owner字段指向本模块，可以避免在模块的操作正在被使用时卸载该模块 

      ret= cdev_add(&cdev_test,dev_num,1);
        
    if(ret < 0 ){
        printk("cdev_add is error\n");
    }
    printk("cdev_add is ok\n");
    class_test  = class_create(THIS_MODULE,"class_test");//使用class_create进行类的创建，类名称为class_test
    device_create(class_test,NULL,dev_num,NULL,"device_test");//使用device_create进行设备的创建，设备名称为device_test

    return 0;
}
static void __exit chrdev_fops_exit(void)//驱动出口函数
{
    cdev_del(&cdev_test);//使用cdev_del()函数进行字符设备的删除
    unregister_chrdev_region(dev_num,1);//释放字符驱动设备号 
    device_destroy(class_test,dev_num);//删除创建的设备
    class_destroy(class_test);//删除创建的类


    printk("module exit \n");

}
module_init(chrdev_fops_init);//注册入口函数
module_exit(chrdev_fops_exit);//注册出口函数
MODULE_LICENSE("GPL v2");//同意GPL开源协议
MODULE_AUTHOR("wang fang chen "); //作者信息

源码分析

使用到了前面的基础知识点

dev_t dev_num ：设备号变量声明，dev_t 类型
cdev cdev_test ：字符设备结构体声明
file_operations cdev_test_ops ：声明定义函数指针的集合结构体
alloc_chrdev_region ：动态注册设备号
MAJOR 、MINOR 通过设备号获取主设备号和次设备号
cdev_init ：初始化字符设备
cdev_add ：字符设备添加到内核
class_create ：进行类的创建：位置 /sys/class/
device_create ：进行设备的创建，在声明类目录下生成device 设备，同步通过udev 机制，自动在 /dev 下生成设备节点

Makefile 编译文件


#!/bin/bash
export ARCH=arm64
export CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-
obj-m += chrdev_node.o
KDIR :=/home/wfc123/Linux/rk356x_linux/kernel
PWD ?= $(shell pwd)
all:
	make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules

clean:
	make -C $(KDIR) M=$(PWD) clean

运行测试

insmod dmesg | tail

[root@topeet:/mnt/sdcard]# insmod  chrdev_node.ko
[root@topeet:/mnt/sdcard]# dmesg | tail
[29383.739997] dwc3 fcc00000.dwc3: device reset
[29383.845540] android_work: sent uevent USB_STATE=CONNECTED
[29383.888321] configfs-gadget gadget: high-speed config #1: b
[29383.888611] android_work: sent uevent USB_STATE=CONFIGURED
[29592.130493] adbd (13142): /proc/13142/oom_adj is deprecated, please use /proc/13142/oom_score_adj instead.
[30279.336659] chrdev_node: loading out-of-tree module taints kernel.
[30279.337604] alloc_chrdev_region is ok
[30279.337626] major is 236
[30279.337643] minor is 0
[30279.337662] cdev_add is ok