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1. 应用场景
比如我们的设备上有很多一样的usb接口，这些usb接口都需要有驱动才能工作，那么是每个usb都一套单独的驱动程序么？显然不是的，这些usb接口属于同一类设备，用户对他们的操作方法完全一致，只不过不是同一个设备，所以他们可以复用同一套驱动代码，在代码中去判断用户要操作哪个设备，然后去open/read/write这个设备。
2. 如何区分不同的设备
前面说过，每个设备都有一个唯一的标识符–设备号，那么对于同一类设备，它们的主设备号是一样的，次设备号是不一样的，用来区分它们，当用户想要操作哪个具体的设备，就会打开这个设备对应的设备文件（inode结构体），并自动在内核中创建对应的file结构体，这个file结构体中就保存了用户操作的所有信息，最终会传给我们的内核驱动，驱动再根据这个file结构体和inode结构体来判断用户具体要操作的哪个设备，然后去read/write这个具体的设备。
案例：
hanp@hanp:/dev/usb$ ls -l crw------- 1 root root 180, 0 3月 11 17:29 hiddev0 crw------- 1 root root 180, 1 3月 11 17:29 hiddev1
我的主机下面的两个usb设备，他们共用了一套usb驱动，但是他们的设备号是不一样的（180，0）和（180，1），主设备号都是180表示都属于同一类设备（usb设备），次设备号分别是0和1，表示这是两个不同的设备。
3. 代码实现
#include#include #include #include #include #include #define NUM_OF_DEVICES 2 int major = 255; /* 两个设备，所以有两套结构体 */ /* 设备0对应的设备结构体是hello_dev[0], 设备1对应的设备结构体是hello_dev[1] */ struct hello_device { dev_t devno; struct cdev cdev; char data[128]; char name[16]; }hello_dev[NUM_OF_DEVICES]; struct class * hello_class; const char DEVNAME[] = "hello_device"; int hello_open(struct inode * ip, struct file * fp) { printk("%s : %d ", __func__, __LINE__); /* 获取用户打开的设备对应的设备结构体 hello_dev[0] 或者 hello_dev[1] */ struct hello_device * dev = container_of(ip->i_cdev, struct hello_device, cdev); /* open的时候，通过container_of能够获取到用户要打开的那个设备的设备结构体，所有需要把这个结构体通过file指针的 * private_data参数传递给read/write */ fp->private_data = dev; /* 一般用来做初始化设备的操作 */ /* ... */ return 0; } int hello_close(struct inode * ip, struct file * fp) { printk("%s : %d ", __func__, __LINE__); /* 一般用来做和open相反的操作，open申请资源，close释放资源 */ /* ... */ return 0; } ssize_t hello_read(struct file * fp, char __user * buf, size_t count, loff_t * loff) { int ret; /* 通过file指针，获取到用户要操作的设备对应的设备结构体 */ struct hello_device * dev = fp->private_data; /* 将用户需要的数据从内核空间copy到用户空间(buf) */ printk("%s : %d ", __func__, __LINE__); if (count <=0 || count > 128) count = 128; if ((ret = copy_to_user(buf, dev->data, count))) { printk("copy_to_user err "); return -1; } return count; } ssize_t hello_write(struct file * fp, const char __user * buf, size_t count, loff_t * loff) { int ret; struct hello_device * dev = fp->private_data; /* 将用户需要的数据从内核空间copy到用户空间(buf) */ printk("%s : %d ", __func__, __LINE__); if (count <=0 || count > 128) count = 128; if ((ret = copy_from_user(dev->data, buf, count))) { printk("copy_from_user err "); return -1; } return count; } /* 2. 分配file_operations结构体 */ struct file_operations hello_fops = { .owner = THIS_MODULE, .open = hello_open, .release = hello_close, .read = hello_read, .write = hello_write }; struct cdev cdev; static int hello_init(void) { int i; printk("%s : %d ", __func__, __LINE__); /* 1. 生成并注册两个设备的设备号 */ /* 3. 分配、设置、注册两套cdev结构体 */ for (i = 0; i < NUM_OF_DEVICES; i++) { hello_dev[i].devno = MKDEV(major, i); sprintf(hello_dev[i].name, "%s%d", DEVNAME, i); register_chrdev_region(hello_dev[i].devno, 1, hello_dev[i].name); hello_dev[i].cdev.owner = THIS_MODULE; cdev_add(&hello_dev[i].cdev, hello_dev[i].devno, 1); cdev_init(&hello_dev[i].cdev, &hello_fops); /* 初始化两个设备各自的存储空间 */ sprintf(hello_dev[i].data, "Hi, I am hello device %d", i); } /* 在/sys/class目录下创建hello类，并在这个类下面创建hello_device0和hello_device1 */ hello_class = class_create(THIS_MODULE, DEVNAME); for (i = 0; i < NUM_OF_DEVICES; i++) { device_create(hello_class, NULL, hello_dev[i].devno, NULL, "%s%d", DEVNAME, i); printk("success! "); } return 0; } static void hello_exit(void) { int i; printk("%s : %d ", __func__, __LINE__); /* 释放资源 */ for (i = 0; i < NUM_OF_DEVICES; i++) { device_destroy(hello_class, hello_dev[i].devno); cdev_del(&hello_dev[i].cdev); unregister_chrdev_region(hello_dev[i].devno, 1); } class_destroy(hello_class); } MODULE_LICENSE("GPL"); module_init(hello_init); module_exit(hello_exit);
解释：
container_of: /** * container_of - cast a member of a structure out to the containing structure * @ptr: the pointer to the member. * @type: the type of the container struct this is embedded in. * @member: the name of the member within the struct. * */ #define container_of(ptr, type, member)
功能：根据结构体中某个成员的地址，从而获取到整个结构体的首地址
@ptr: 已知结构体成员的地址
@type: 要获取的结构体的类型
@member: 已知结构体成员的名字
我们用到的实例解析：
struct hello_device * dev = container_of(ip->i_cdev, struct hello_device, cdev);
文章最后的图解和上篇文章中我讲到file结构体和inode结构体的关系，其中inode结构体和文件系统下的文件是一一对应的关系，里面保存了这个字符设备对应的cdev结构体：
struct cdev * i_cdev，而这个cdev结构体又包含在设备结构体hello_device中，其中hello_dev[0]中包含的是设备0的cdev，hello_dev[1]中包含的是设备1的cdev，那么
container_of函数就可以根据这个cdev来判断用户打开的是hello_dev[0]还是hello_dev[1]并获取到地址。
编译安装驱动：
sudo insmod hello.ko
hanp@hanp:/dev$ ls hello_device* hello_device0 hello_device1
hanp@hanp:/dev$ cat /proc/devices | grep hello 255 hello_device0 255 hello_device1
可以看到在/proc/devices下注册了两个设备hello_device0和hello_device1，这两个设备的主设备一样都是255，但是次设备号不一样（cat /dev/hello_deviceX可以查看次设备号）。
4. 写应用程序进行测试 app.c
#include#include #include #include #include #include int main(char argc, char * argv[]) { int fd; int ret; char buf[64]; if (argc != 2) { printf("Usage: %s ", argv[0]); return -1; } fd = open(argv[1], O_RDWR); if (fd < 0) { perror("fail to open file"); return -1; } /* read data */ ret = read(fd, buf, sizeof(buf)); if (ret < 0) { printf("read err!"); return -1; } printf("buf = %s ", buf); /* write data */ strcpy(buf, "write data from app!"); ret = write(fd, buf, sizeof(buf)); if (ret < 0) { printf("write err!"); return -1; } read(fd, buf, sizeof(buf)); printf("buf = %s ", buf); close(fd); return 0; }
测试：
$ gcc app.c $ sudo ./a.out /dev/hello_device0 buf = Hi, I am hello device 0 buf = write data from app! $ sudo ./a.out /dev/hello_device1 buf = Hi, I am hello device 1 buf = write data from app!
审核编辑：汤梓红
工商网监
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