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今天丸趣 TV 小編給大家分享一下 linux 字符設備放在哪個目錄中的相關知識點，內容詳細，邏輯清晰，相信大部分人都還太了解這方面的知識，所以分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后有所收獲，下面我們一起來了解一下吧。
linux 字符設備放在“/dev”目錄中。字符設備是指只能一個字節一個字節進行讀寫操作的設備，一般每個字符設備或者塊設備都會在“/dev”目錄下對應一個設備文件，并且每個設備文件都必須有主 / 次設備號，主設備號相同的設備是同類設備，使用同一個驅動程序。
1、Linux 設備驅動分類
Linux 系統將設備分為三個類：字符設備、塊設備、網絡設備，在這三大類中，字符設備相對比較簡單，應用程序通過字符設備文件來訪問字符設備，本講主要介紹字符設備，如果對塊設備和網絡設備感興趣的話，可以參看相關資料，并對其進行深入了解。
2、什么是字符設備？
字符設備是指只能一個字節一個字節進行讀寫操作的設備，不能隨機讀取設備中的某一數據、讀取數據要按照先后順序。字符設備是面向流的設備，常見的字符設備有鼠標、鍵盤、串口、控制臺和 LED 等。
一般每個字符設備或者塊設備都會在 /dev 目錄下對應一個設備文件，并且每個設備文件都必須有主 / 次設備號，主設備號相同的設備是同類設備，使用同一個驅動程序。
Linux 用戶層程序通過設備文件來使用驅動程序操作字符設備或塊設備。
可以通過
cat /proc/devices
命令查看當前已經加載的設備驅動程序的主設備號。
通過在 /dev 目錄下執行命令
ls -l可以看到所有設備文件的主設備號和次設備號：
對常見設備文件作如下說明：
/dev/hd[a-t]：IDE 設備
/dev/sd[a-z]：SCSI 設備
/dev/fd[0-7]：標準軟驅
/dev/md[0-31]：軟 raid 設備
/dev/loop[0-7]：本地回環設備
/dev/mem：內存
/dev/null：無限數據接收設備, 相當于黑洞
/dev/zero：無限零資源
/dev/tty[0-63]：虛擬終端
/dev/ttyS[0-3]：串口
/dev/lp[0-3]：并口
/dev/console：控制臺
/dev/fb[0-31]：framebuffer
/dev/cdrom = /dev/hdc
/dev/modem = /dev/ttyS[0-9]
/dev/pilot = /dev/ttyS[0-9]3、如何建立設備文件？
建立設備文件有兩種方式，一是通過系統調用 mknod()，編程中調用該函數可以建立一個新的設備文件名，另外一種就是通過 mknod 命令，命令的第一個參數為設備文件名，第二個參數為設備類型，比如 c 表示字符設備，第三、四個參數為設備文件的主設備號和次設備號，比如 231 和 0。主設備號和次設備號合起來唯一的確定一個設備，同一個設備不同類型的主設備號是一樣的，次設備號不同，比如一個硬盤的多個分區就有不同的次設備號，通過主設備號就可以把設備文件與驅動程序關聯起來。
mknod filename type major minor
filename：要創建的設備文件名；
type：設備類型，c 代表一個字符設備，b 代表一個塊設備；
major：主設備號；
minor：次設備號；
4、如何描述字符設備？
Linux 內核中抽象出 struct cdev 結構體來表示一個字符設備，cdev 定義于 linux/cdev.h 中其中，其中最關鍵的是 file_operations 結構，它是實現字符設備的操作集。
struct cdev {
struct kobject kobj; // 內嵌內核對象
struct module *owner; // 該字符設備所在的內核模塊
const struct file_operations *ops; // 文件操作結構體
struct list_head list; // 已注冊字符設備鏈表
dev_t dev; // 由主、次設備號構成的設備號
unsigned int count;// 同一主設備號的次設備號的個數
};Linux 使用 file_operations 結構訪問驅動程序的函數，這個結構的每一個成員的名字都對應著一個系統調用。
struct file_operations {
struct module *owner;
loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);
ssize_t (*read) (struct file *, char *, size_t, loff_t *);
ssize_t (*write) (struct file *, const char *, size_t, loff_t *);
int (*readdir) (struct file *, void *, filldir_t);
unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);
int (*ioctl) (struct inode *, struct file *, unsigned int, unsigned long);
int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);
int (*open) (struct inode *, struct file *);
int (*flush) (struct file *);
int (*release) (struct inode *, struct file *);
int (*fsync) (struct file *, struct dentry *, int datasync);
int (*fasync) (int, struct file *, int);
int (*lock) (struct file *, int, struct file_lock *);
ssize_t (*readv) (struct file *, const struct iovec *, unsigned long,loff_t *);
ssize_t (*writev) (struct file *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t *);
};用戶進程利用在對設備文件進行諸如 read，write 操作的時候，系統調用通過設備文件的主設備號找到相應的設備驅動程序，然后讀取這個數據結構相應的函數指針，接著把控制權交給該函數，這是 Linux 的設備驅動程序工作的基本原理。
5、字符設備與文件系統的接口
如圖，在 Linux 內核中，最左邊，使用 cdev 結構體來描述字符設備; 通過其成員 dev_t 來定義設備號（分為主、次設備號）以確定字符設備的唯一性; 通過其成員 file_operations 來定義字符設備驅動提供給虛擬文件系統 VFS 的接口函數，如常見的 open()、read()、write() 等，這些函數真正的操作硬件設備。
在上一個圖的基礎上我們看這個圖，字符設備驅動程序是以內核模塊的形式加載到內核中的，首先模塊加載函數按靜態或者動態方式獲取設備號；然后字符設備初始化函數建立 cdev 與 file_operations 之間的連接，通過注冊函數向系統添加一個 cdev 以完成注冊; 模塊卸載時與加載對應，要注銷 cdev，并釋放設備號。
在用戶程序中，可以通過系統調用 open(), read(), write() 等調用驅動程序在內核中所實現的這些函數。這樣用戶態到內核驅動之間的通路就打通了。
6、編寫簡單的字符設備驅動程序
如圖，編寫字符設備驅動分為三大步驟：
驅動的初始化，其中又分為四個步驟，調用相關的函數達到。
實現設備的操作，具體的操作取決于你自己所要實現的功能，這里只列出了基本的操作
驅動的注銷，注銷就是釋放資源。
其中調用的接口函數功能如下：
第 1 個函數是分配函數，動態申請 cdev 的內存，給該結構分配內存空間。
第 2 個函數是初始化函數，初始化 cdev 的成員，并建立 cdev 和 file_operations 之間關聯.
第 3 個函數注冊 cdev 設備對象，也就是把字符設備添加到字符設備表中，就像大家入學時進行注冊一樣。
第 4 個函數是注銷驅動程序調用，將 cdev 對象從系統中刪除。
第 5 個函數釋放 cdev 數據結構所占的內存。
6.1 設備號的申請和釋放
一個字符設備或塊設備都有一個主設備號和一個次設備號。主設備號用來標識與設備文件相連的驅動程序，用來反映設備類型。次設備號被驅動程序用來辨別操作的是哪個設備，用來區分同類型的設備。注冊時申請設備號，注銷時釋放設備號，就像大家入學是有一個學號，畢業離開時就釋放掉這個學號。
6.2 用戶空間與內核空間數據的傳送
當我們在用戶程序中調用 read（）函數時，陷入內核空間，實際上要通過內核的 copy_to_user() 函數把內核空間緩沖區中的數據拷貝到用戶空間的緩沖區，反之，當我們調用 write（) 函數時，內核通過調用 copy_from_user() 函數把用戶空間的數據拷貝到內核緩沖區。
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