Linuxデバイスドライバ開発キャラクタデバイス

Linuxデバイスドライバ開発キャラクタデバイス†

いよいよ本格的にキャラクタデバイスの体裁を整えていく

デバイス番号†

Linuxでは、キャラクタ、ブロック、ネットワークという3種類のハードウェアデバイスをサポートしている。
これらのハードウェアデバイスは抽象化され、通常のファイルにアクセスするように操作することができる。
また、システム上の多くのデバイスが、デバイススペシャルファイルによって表現されており、キャラクタデバイスとブロックデバイスはmknod コマンドによって作成され、デバイスを記述するためにメジャー番号とマイナー番号を用いたデバイス番号が使用される。
なお、USBやSDIOのようにバス接続を行う一部のデバイスはサブシステムとして提供され、直接的にファイルにアクセスするような操作はできない。
それらのデバイスドライバは独自のフレームワークに沿ったドライバの記述を行なう必要がある。

raspberry piを例に、/dev 配下を確認すると、ファイル属性の先頭が'c' がキャラクタデバイス、'b'がブロックデバイスとなっている。
また、loop0デバイスの7,0がそれぞれメジャー番号、マイナー番号となっており、メジャー番号の幾つかはシステムにより予約されている。

pi@raspberrypi:~ $ ls -l /dev
total 0
crw-r--r-- 1 root root     10, 235 Oct 14 01:17 autofs
drwxr-xr-x 2 root root         580 Oct 14 01:17 block
crw------- 1 root root     10, 234 Oct 14 01:17 btrfs-control
drwxr-xr-x 3 root root          60 Jan  1  1970 bus
crw------- 1 root root     10,  63 Oct 14 01:17 cachefiles
drwxr-xr-x 2 root root        2480 Oct 14 01:17 char
crw------- 1 root root      5,   1 Oct 14 01:17 console
crw------- 1 root root     10,  62 Oct 14 01:17 cpu_dma_latency
crw------- 1 root root     10, 203 Oct 14 01:17 cuse
drwxr-xr-x 7 root root         140 Oct 14 01:17 disk
crw-rw---- 1 root video    29,   0 Oct 14 01:17 fb0
lrwxrwxrwx 1 root root          13 Nov  3  2016 fd -> /proc/self/fd
crw-rw-rw- 1 root root      1,   7 Oct 14 01:17 full
crw-rw-rw- 1 root root     10, 229 Oct 14 01:17 fuse
crw-rw---- 1 root gpio    254,   0 Oct 14 01:17 gpiochip0
crw-rw---- 1 root gpio    254,   1 Oct 14 01:17 gpiochip1
crw-rw---- 1 root gpio    248,   0 Oct 14 01:17 gpiomem
crw------- 1 root root     10, 183 Oct 14 01:17 hwrng
lrwxrwxrwx 1 root root          25 Nov  3  2016 initctl -> /run/systemd/initctl/fifo
drwxr-xr-x 2 root root          60 Jan  1  1970 input
crw-r--r-- 1 root root      1,  11 Oct 14 01:17 kmsg
lrwxrwxrwx 1 root root          28 Nov  3  2016 log -> /run/systemd/journal/dev-log
brw-rw---- 1 root disk      7,   0 Oct 14 01:17 loop0
brw-rw---- 1 root disk      7,   1 Oct 14 01:17 loop1
　：

今回は、もっともインターフェースがシンプルなキャラクタデバイスとして、システムにデバイス番号の登録を行なう。
ユニークなデバイスドライバとなるため、メジャー番号は動的に確保する。

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/types.h>			/* dev_t */
#include <linux/kdev_t.h>			/* MKDEV(), MAJOR() */
#include <linux/fs.h>				/* register_chrdev_region(), alloc_chrdev_region(), unregister_chrdev() */

MODULE_LICENSE("GPL v2");

int drv_major = 0;
int drv_minor = 0;
int drv_nr_devs = 1;

#define SKEL_DRV_NAME "skel_drv"

static int skel_init(void)
{
	dev_t dev = 0;
	int ret;

pr_info("%s\n", __FUNCTION__);

if (drv_major) {
		/* 指定デバイス番号を登録する */
		dev = MKDEV(drv_major, drv_minor);
		ret = register_chrdev_region(dev, drv_nr_devs, SKEL_DRV_NAME);
	}
	else {
		/* デバイス番号を動的に確保する */
		ret = alloc_chrdev_region(&dev, drv_minor, drv_nr_devs, SKEL_DRV_NAME);
		drv_major = MAJOR(dev);
	}

if (ret < 0) {
		pr_err("SKEL_DRV: cant't get major %d\n", drv_major);
	}
	else {
		pr_info("SKEL_DRV: char driver major number is %d\n", drv_major);
	}

return 0;
}

static void skel_exit(void)
{
	dev_t dev = 0;

pr_info("%s\n", __FUNCTION__);

dev = MKDEV(drv_major, drv_minor);
	unregister_chrdev_region(dev, drv_nr_devs);
}

module_init(skel_init);
module_exit(skel_exit);

実行確認

$ sudo insmod skel_drv.ko
$ cat /proc/devices | grep skel
246 skel_drv
$ sudo rmmod skel_drv
$ dmesg | tail
　：
[703332.748163] skel_init
[703332.748166] SKEL_DRV: char driver major number is 246
[703340.825097] skel_exit

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