嵌入式Linux主設備號和次設備號詳解

　　Linux的設備管理是和文件系統緊密結合的，各種設備都以文件的形式存放在/dev目錄下，稱(chēng)為設備文件。應用程序可以打開(kāi)、關(guān)閉和讀寫(xiě)這些設備文件，完成對設備的操作，就像操作普通的數據文件一樣。為了管理這些設備，系統為設備編了號，每個(gè)設備號又分為主設備號和次設備號。主設備號用來(lái)區分不同種類(lèi)的設備，而次設備號用來(lái)區分同一類(lèi)型的多個(gè)設備。對于常用設備，Linux有約定俗成的編號，如硬盤(pán)的主設備號是3。

　　一個(gè)字符設備或者塊設備都有一個(gè)主設備號和次設備號。主設備號和次設備號統稱(chēng)為設備號。主設備號用來(lái)表示一個(gè)特定的驅動(dòng)程序。次設備號用來(lái)表示使用該驅動(dòng)程序的各設備。例如一個(gè)嵌入式系統，有兩個(gè)LED指示燈，LED燈需要獨立的打開(kāi)或者關(guān)閉。那么，可以寫(xiě)一個(gè)LED燈的字符設備驅動(dòng)程序，可以將其主設備號注冊成5號設備，次設備號分別為1和2。這里，次設備號就分別表示兩個(gè)LED燈。

　　設備文件通常都在 /dev 目錄下。如：

　　如上，前面第一個(gè)字符為c 的表示字符設備。在字符設備里，有主設備號和次設備號。如上1，4，7 分別是主設備號，0，1，3，7，70，71都是次設備號。一般的，主設備號標識出與設備關(guān)聯(lián)的設備驅動(dòng)。如 /dev/null 和 /dev/full 由 1 號驅動(dòng)來(lái)管理，/dev/vcs 和/dev/vcs1由 7 號驅動(dòng)來(lái)管理，/dev/ttyS6 由 4 號驅動(dòng)來(lái)管理。

　　現在的 Linux 內核允許多個(gè)驅動(dòng)共享一個(gè)主設備號，但更多的設備都遵循一個(gè)驅動(dòng)對一個(gè)主設備號的原則。

　　內核由次設備號確定當前所指向的是哪個(gè)設備。根據所編寫(xiě)的驅動(dòng)程序，可以從內核那里得到一個(gè)直接指向設備的指針，或者使用次設備號作為一個(gè)設備本地數組的索引。但不論如何，內核自身幾乎不知道次設備號的什么事情。

　　設備號的內部表示在內核中，dev_t 類(lèi)型( 在 linux/types.h 頭文件有定義 ) 用來(lái)表示設備號，包括主設備號和次設備號兩部分。對于 2.6.x 內核，dev_t 是個(gè) 32 位量，其中 12 位用來(lái)表示主設備號，20 位用來(lái)表示次設備號。

　　在 linux/types.h 頭文件里定義有

　　主設備號和次設備號的獲取

　　為了寫(xiě)出可移植的驅動(dòng)程序，不能假定主設備號和次設備號的位數。不同的機型中，主設備號和次設備號的位數可能是不同的。應該使用MAJOR宏得到主設備號，使用MINOR宏來(lái)得到次設備號。下面是兩個(gè)宏的定義：(linux/kdev_t.h)

　　#define MINORBITS 20 /*次設備號*/

　　#define MINORMASK ((1U << MINORBITS) - 1) /*次設備號掩碼*/

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

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

　　MAJOR宏將dev_t向右移動(dòng)20位，得到主設備號;MINOR宏將dev_t的高12位清零，得到次設備號。相反，可以將主設備號和次設備號轉換為設備號類(lèi)型(dev_t)，使用宏MKDEV可以完成這個(gè)功能。

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

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

　　靜態(tài)分配設備號

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

　　動(dòng)態(tài)分配設備號

　　由于靜態(tài)分配設備號存在沖突的問(wèn)題，所以?xún)群松鐓^建議開(kāi)發(fā)者使用動(dòng)態(tài)分配設備號的方法。動(dòng)態(tài)分配設備號的函數是alloc_chrdev_region()。