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linux设备号之操作

2017年08月25日 ⁄ 综合 ⁄ 共 3016字 ⁄ 字号 评论关闭
  作者:李强,华清远见嵌入式学院讲师。

  在Linux设备驱动中,设备号设一个很重要的概念和变量。不论是主设备号,还是次设备号,在设备驱动中都占据了很重要的地位。那么他在Kernel中是如何操作的?这个数据结构都是通过那些函数可以很容易的在我们写Linux设备驱动模块时被我们所使用呢?   在include/linux/type.h文件中我们能看到一个关于dev_t的定义如下:   ...   typedef __u32 __kernel_dev_t;   typedef __kernel_fd_set fd_set;   typedef __kernel_dev_t dev_t;   ...   从这个定义中我们能看到dev_t是一个无符号的32位的整型。

  首先我们需要说明的是,在linux中主次设备号是放置在一个无符号的32位的整型中,那么这32位整型对于主次设备号如何分配呢?   从源代码中我们可以看到,主设备号占据12个位,次设备好占据20位。这在一定的时期内,主次设备号是完全可以满足系统需要的。

  同时在include/linux/kdev_t.h文件中我们能发现很多函数或者宏定义的操作都是针对dev_t的。

  具体可以看到我们经常用到的MAJOR(dev)、MINOR(dev)、MKDEV(ma,mi)。

  下面我们就具体分析下这三个我们经常用到的宏定义:   #define MINORBITS 20   #define MINORMASK ((1U << MINORBITS) - 1)   #define MAJOR(dev) ((unsigned int) ((dev) >> MINORBITS))   从这个宏定义中我们可以看到其把无符号的32位的整型做位操作运算:右移20位。

  在C语言中如果是右移,那么左边补0,这样在这32位的整型中通过这个操作就只保留了原先第19位到31位的有效值,而这也正是我们所需要的。

  下面我们看下MINOR这个宏定义:   #define MINOR(dev) ((unsigned int) ((dev) & MINORMASK))   要明白这个宏定义的具体是多少,我们需要首先明白宏定义MINORMASK是什么?   我们从前面的宏定义中,我们看到:   #define MINORMASK ((1U << MINORBITS) - 1)   MINORMASK 是1U也就是1左移位20个字节,二进制的话就是10000000000000000000,也就是1后面带20个0。

  然后在减1呢,就成了二进制11111111111111111111,也就是20个1,十六进制的话是0xFFFFF。

  好现在我们知道MINORMASK是20个1,也就是十六进制0xFFFFF,那么我们在与dev_t做一个位的与运算,就把32位中的前12为置0,保留其后面的20位,也正是我们想要的表是设备次设备号的后20个字节。

  好下面我们看下如果我们知道了主设备号、次设备号,我们如何生成一个dev_t的数据结构。

  宏定义:   #define MKDEV(ma,mi) (((ma) << MINORBITS) | (mi))   明白了前面我们所说的,其实这个就比较简单了,把主设备号左移20位,然后与上次设备号,就是我们所需要的dev_t的数据结构。

  那么我们前面所说的关于dev_t的操作是新的2.6.x系列中的,在之前的2.4.x系列中,由于对设备号的总共就16个字节,也就是一个短整型,那么一个系统中所能拥有的设备号就是及其有限的了。

  我们看下在老版本中的内核中他们的表示:   #define MAJOR(dev) ((dev)>>8)   #define MINOR(dev) ((dev) & 0xff)   #define MKDEV(ma,mi) ((ma)<<8 | (mi))   从中我们可以看出,他是以8为为分界线,高8位为主设备号,低8位为次设备号,那么一个8位所能表示的最多也即是255个数值,那么当我们系统中如果拥有的设备大于这个数值的时候,在老版本的内核中就没有办法处理了。

  在内核实现中还实现了两个打印的函数,其实也是宏定义:   #define print_dev_t(buffer, dev) \   sprintf((buffer), "%u:%u\n", MAJOR(dev), MINOR(dev))   #define format_dev_t(buffer, dev) \   ({ \   sprintf(buffer, "%u:%u", MAJOR(dev), MINOR(dev)); \   buffer; \   })   从代码中我们可以看出。

  第一就是把设备的主设备号和次设备号以字符串的形式存放到buffer中,在使用这个宏定义的时候需要注意的是:   buffer需要提前开辟空间,而且还需要是够用的空间。

  第二所实现的功能和第一个很类似。这儿我们就不具体说明,请参考第一个宏定义的实现。

  在这个文件中还有很多的函数,这些函数的主要功能就是和老版本的内核代码兼容而产生的,比如:   static inline int old_valid_dev(dev_t dev)   {   return MAJOR(dev) < 256 && MINOR(dev) < 256;   }   此函数是判断一个dev_t是否可以转换成旧制的dev_t。

  static inline u16 old_encode_dev(dev_t dev)   {   return (MAJOR(dev) << 8) | MINOR(dev);   }   把32位的设备号转换成16位的旧制的设备号。

  其中主要操作为:首先把主设备号左移8位,为次设备好空出8位的位置,然后与上次设备号。

  在使用这个函数的时候需要注意的就是需要首先判断下32位的设备号是否可以有效的转换成16位的设备号。

  static inline dev_t old_decode_dev(u16 val)   {   return MKDEV((val >> 8) & 255, val & 255);   }   上面函数的反操作。

  主设备号右移8位,然后与上255,即8个1。也就是取此变量的低8位,   次设备号与上255,也是取此变量的低8位即可。

  static inline u32 new_encode_dev(dev_t dev)   {   unsigned major = MAJOR(dev);   unsigned minor = MINOR(dev);   return (minor & 0xff) | (major << 8) | ((minor & ~0xff) << 12);   ^^^^^^^^^^^^^   次设备号取其低8位 ^^^^^^^^^^^^^^   主设备号左移8位。

  ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^   次设备号低8位清零,左移12位。

  }   static inline dev_t new_decode_dev(u32 dev)   {   unsigned major = (dev & 0xfff00) >> 8;   unsigned minor = (dev & 0xff) | ((dev >> 12) & 0xfff00);   return MKDEV(major, minor);   }   次函数比较简单,再次就不多说了,请参考前面的实现。

  “本文由华清远见http://www.embedu.org/index.htm提供”

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