1. 主次设备号应用
在linux系统中，未使用devfs时，驱动程序的添加通常需要为其分配一个主设备号。这一过程应在驱动程序初始化阶段完成，具体通过`register_chrdev`函数实现，该函数定义在`fs.h>`中，如下所示：
int register_chrdev(unsigned int major, const char *name, struct file_operations *fops);
该函数返回值指示操作结果：负值表示错误，零或正值表示成功。major参数是所需的主设备号，name是设备的名称，会在/proc/devices中显示，fops是一个指向函数队列的指针，用于设备操作函数的调用。
主设备号是一个整数，用于标识静态字符设备组，选择合适的主设备号会在后续章节详细讨论。早期的2.0内核支持128个设备驱动，而2.2和2.4内核扩展到了256个（保留0和255给未来），但次版本号（8位）不在register_chrdev函数中传递，由驱动程序自用。随着内核扩展，2.5版本的目标是至少支持16位设备号。
设备驱动注册后，其操作与分配的主设备号紧密关联。内核通过file_operations结构体，根据设备的主设备号查找并调用相应的驱动函数。因此，传递给register_chrdev的指针应该是指向全局驱动结构体，而非局部模块初始化函数。
为了请求设备驱动，程序需要一个名字，这个名字会与设备的主设备号和次设备号组合形成/dev目录下的节点。创建设备节点的命令是mknod，需以超级用户权限执行，例如：
mknod /dev/scull0 c 254 0
这创建了一个字符设备，主设备号为254，次设备号为0。次设备号通常在0-255范围内，但由于历史原因，目前仍存在8位限制。
值得注意的是，一旦使用mknod创建的设备文件，除非明确删除，否则会永久保留在硬盘上。要删除如上例子中的设备，可以使用rm命令：
rm /dev/scull0
2. 如何手动创建一个设备节点，写出主要命令及参数
Linux下生成驱动设备节点文件的方法有3个：1、手动mknod；2、利用devfs；3、利用udev
在刚开始写Linux设备驱动程序的时候，很多时候都是利用mknod命令手动创建设备节点，实际上Linux内核为我们提供了一组函数，可以用来在模块加载的时候自动在/dev目录下创建相应设备节点，并在卸载模块时删除该节点。
在2.6.17以前，在/dev目录下生成设备文件很容易，
devfs_mk_bdev
devfs_mk_cdev
devfs_mk_symlink
devfs_mk_dir
devfs_remove
这几个是纯devfs的api，2.6.17以前可用，但后来devfs被sysfs+udev的形式取代，同时期sysfs文件系统可以用的api：
class_device_create_file，在2.6.26以后也不行了，现在，使用的是device_create ，从2.6.18开始可用
struct device *device_create(struct class *class, struct device *parent,
dev_t devt, const char *fmt, ...)
从2.6.26起又多了一个参数drvdata： the data to be added to the device for callbacks
不会用可以给此参数赋NULL
struct device *device_create(struct class *class, struct device *parent,
dev_t devt, void *drvdata, const char *fmt, ...)
下面着重讲解第三种方法udev
在驱动用加入对udev的支持主要做的就是：在驱动初始化的代码里调用class_create(...)为该设备创建一个class，再为每个设备调用device_create(...)( 在2.6较早的内核中用class_device_create)创建对应的设备。
内核中定义的struct class结构体，顾名思义，一个struct class结构体类型变量对应一个类，内核同时提供了class_create(…)函数，可以用它来创建一个类，这个类存放于sysfs下面，一旦创建好了这个类，再调用 device_create(…)函数来在/dev目录下创建相应的设备节点。这样，加载模块的时候，用户空间中的udev会自动响应 device_create(…)函数，去/sysfs下寻找对应的类从而创建设备节点。
struct class和class_create(…) 以及device_create(…)都包含在在/include/linux/device.h中，使用的时候一定要包含这个头文件，否则编译器会报错。
struct class定义在头文件include/linux/device.h中
class_create(…)在/drivers/base/class.c中实现
device_create(…)函数在/drivers/base/core.c中实现
class_destroy(...),device_destroy(...)也在/drivers/base/core.c中实现调用过程类似如下：
static struct class *spidev_class;
/*-------------------------------------------------------------------------*/
static int __devinit spidev_probe(struct spi_device *spi)
{
....
dev =device_create(spidev_class, &spi->dev, spidev->devt,
spidev, "spidev%d.%d",
spi->master->bus_num, spi->chip_select);
...
}
static int __devexit spidev_remove(struct spi_device *spi)
{
......
device_destroy(spidev_class, spidev->devt);
.....
return 0;
}
static struct spi_driver spidev_spi = {
.driver = {
.name = "spidev",
.owner = THIS_MODULE,
},
.probe = spidev_probe,
.remove = __devexit_p(spidev_remove),
};
/*-------------------------------------------------------------------------*/
static int __init spidev_init(void)
{
....
spidev_class =class_create(THIS_MODULE, "spidev");
if (IS_ERR(spidev_class)) {
unregister_chrdev(SPIDEV_MAJOR, spidev_spi.driver.name);
return PTR_ERR(spidev_class);
}
....
}
mole_init(spidev_init);
static void __exit spidev_exit(void)
{
......
class_destroy(spidev_class);
......
}
mole_exit(spidev_exit);
MODULE_DESCRIPTION("User mode SPI device interface");
MODULE_LICENSE("GPL");
下面以一个简单字符设备驱动来展示如何使用这几个函数
#include <linux/mole.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
int HELLO_MAJOR = 0;
int HELLO_MINOR = 0;
int NUMBER_OF_DEVICES = 2;
struct class *my_class;
//struct cdev cdev;
//dev_t devno;
struct hello_dev {
struct device *dev;
dev_t chrdev;
struct cdev cdev;
};
static struct hello_dev *my_hello_dev = NULL;
struct file_operations hello_fops = {
.owner = THIS_MODULE
};
static int __init hello_init (void)
{
int err = 0;
struct device *dev;
my_hello_dev = kzalloc(sizeof(struct hello_dev), GFP_KERNEL);
if (NULL == my_hello_dev) {
printk("%s kzalloc failed!\n",__func__);
return -ENOMEM;
}
devno = MKDEV(HELLO_MAJOR, HELLO_MINOR);
if (HELLO_MAJOR)
err= register_chrdev_region(my_hello_dev->chrdev, 2, "memdev");
else
{
err = alloc_chrdev_region(&my_hello_dev->chrdev, 0, 2, "memdev");
HELLO_MAJOR = MAJOR(devno);
}
if (err) {
printk("%s alloc_chrdev_region failed!\n",__func__);
goto alloc_chrdev_err;
}
printk("MAJOR IS %d\n",HELLO_MAJOR);
cdev_init(&(my_hello_dev->cdev), &hello_fops);
my_hello_dev->cdev.owner = THIS_MODULE;
err = cdev_add(&(my_hello_dev->cdev), my_hello_dev->chrdev, 1);
if (err) {
printk("%s cdev_add failed!\n",__func__);
goto cdev_add_err;
}
printk (KERN_INFO "Character driver Registered\n");
my_class =class_create(THIS_MODULE,"hello_char_class"); //类名为hello_char_class
if(IS_ERR(my_class))
{
err = PTR_ERR(my_class);
printk("%s class_create failed!\n",__func__);
goto class_err;
}
dev = device_create(my_class,NULL,my_hello_dev->chrdev,NULL,"memdev%d",0); //设备名为memdev
if (IS_ERR(dev)) {
err = PTR_ERR(dev);
gyro_err("%s device_create failed!\n",__func__);
goto device_err;
}
printk("hello mole initialization\n");
return 0;
device_err:
device_destroy(my_class, my_hello_dev->chrdev);
class_err:
cdev_del(my_hello_dev->chrdev);
cdev_add_err:
unregister_chrdev_region(my_hello_dev->chrdev, 1);
alloc_chrdev_err:
kfree(my_hello_dev);
return err;
}
static void __exit hello_exit (void)
{
cdev_del (&(my_hello_dev->cdev));
unregister_chrdev_region (my_hello_dev->chrdev,1);
device_destroy(my_class, devno); //delete device node under /dev//必须先删除设备，再删除class类
class_destroy(my_class); //delete class created by us
printk (KERN_INFO "char driver cleaned up\n");
}
mole_init (hello_init);
mole_exit (hello_exit);
MODULE_LICENSE ("GPL");
这样，模块加载后，就能在/dev目录下找到memdev这个设备节点了。
例2:内核中的drivers/i2c/i2c-dev.c
在i2cdev_attach_adapter中调用device_create(i2c_dev_class, &adap->dev,
MKDEV(I2C_MAJOR, adap->nr), NULL,
"i2c-%d", adap->nr);
这样在dev目录就产生i2c-0 或i2c-1节点
接下来就是udev应用，udev是应用层的东西，udev需要内核sysfs和tmpfs的支持，sysfs为udev提供设备入口和uevent通道，tmpfs为udev设备文件提供存放空间
udev的源码可以在去相关网站下载，然后就是对其在运行环境下的移植，指定交叉编译环境，修改Makefile下的CROSS_COMPILE，如为mipsel-linux-，DESTDIR=xxx，或直接make CROSS_COMPILE=mipsel-linux-,DESTDIR=xxx 并install
把主要生成的udevd、udevstart拷贝rootfs下的/sbin/目录内，udev的配置文件udev.conf和rules.d下的rules文件拷贝到rootfs下的/etc/目录内
并在rootfs/etc/init.d/rcS中添加以下几行：
echo “Starting udevd...”
/sbin/udevd --daemon
/sbin/udevstart
（原rcS内容如下：
# mount filesystems
/bin/mount -t proc /proc /proc
/bin/mount -t sysfs sysfs /sys
/bin/mount -t tmpfs tmpfs /dev
# create necessary devices
/bin/mknod /dev/null c 1 3
/bin/mkdir /dev/pts
/bin/mount -t devpts devpts /dev/pts
/bin/mknod /dev/audio c 14 4
/bin/mknod /dev/ts c 10 16
）
这样当系统启动后，udevd和udevstart就会解析配置文件，并自动在/dev下创建设备节点文件
3. Linux驱动与设备节点简介 & Android内核与Linux内核的区别
驱动是内核的一部分，作为直接访问物理硬件的一个软件层，用于应用程序与物理硬件设备通信。内核包含多种驱动，如WIFI、USB、Audio、蓝牙、相机、显示驱动。
（1）设备驱动程序三类：字符设备驱动程序、块设备驱动程序、网络设备驱动程序；
（2）对应Linux三类设备：字符设备、块设备、网络设备；
（3）常见字符设备：鼠标、键盘、串口、控制台等；
（4）常见块设备：各种硬盘、flash磁盘、RAM磁盘等；
（5）网络设备(网络接口)：eth0、eth1，注：网络设备没有设备节点，应用程序通过Socket访问网络设备。由于网络设备面向报文，较难实现相关read、write等文件读写函数，所以驱动的实现也与字符设备和块设备不同。
Linux使用对文件一样的管理方式来管理设备，所有设备都以文件的形式存放在/dev目录下，系统中的每个字符设备或者块设备都必须为其创建一个设备文件，它包含了该设备的设备类型（块设备或字符设备）、设备号（主设备号和次设备号）以及设备访问控制属性等。设备节点通过 mknod 命令创建，也可以由Udev用户工具软件在系统启动后根据/sys目录下每个设备的实际信息创建，使用后一种方式可以为每个设备动态分配设备号。
Linux中设备节点通过“mknod”命令创建，创建时需要指定主设备号和次设备号，即指定对应的驱动程序和对应的物理设备（访问设备节点时就相当于通过其设备号访问驱动程序进而间接访问到物理设备）。主设备号用来区分不同种类的设备，而次设备号用来区分同一类型的多个设备。对于常用设备，Linux有约定俗成的编号，如硬盘的主设备号是3
理解：应用程序通过访问设备节点读取主设备号和次设备号，通过主设备号找对应的驱动，通过次设备号对应到具体物理设备。注：1个驱动对应一类设备，并用唯一主设备号标识。
Linux支持的各种设备的主设备号定义在include/linux/major.h文件中，已经在官方注册的主设备号和次设备号在Documentation/devices.txt文件中。
Android系统最底层是Linux，并且在中间加上了一个Dalvik / ART的Java虚拟机，从表面层看是Android运行库。每个Android应用都运行在自己的进程上，享有Dalvik / ART虚拟机为它分配的专有实例，并支持多个虚拟机在同一设备上高效运行，虚拟机执行的是专有格式的可执行文件(.dex) - 该格式经过优化，以将内存好用降到最低。
Android内核和Linux内核的差别主要体现在如下11个方面：