Linuxデバイスドライバ開発キャラクタデバイスの履歴(No.16)

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、システム上の全てのデバイスが、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。

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。

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#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);

#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

ソースコードダウンロード

Linuxデバイスドライバ開発 キャラクタデバイス の履歴(No.16)