Linux 字符设备驱动中 “主次设备号的静态 / 动态分配” 实验

这个实验是Linux 字符设备驱动中 "主次设备号的静态 / 动态分配" 实验，核心是验证 "手动指定设备号" 和 "内核自动分配设备号" 两种方式，步骤如下：

一、环境准备

和之前的信号量实验一致：

1. 安装对应架构的交叉编译工具链（如aarch64-linux-gnu-）。
2. 准备开发板对应的Linux 内核源码 ，记录其路径（后续Makefile中KDIR需填写）。

二、代码准备

将实验代码保存为 dev_t_test.c（代码与实验一致，仅补全注释）：

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/kdev_t.h>

static int major; //静态分配时的主设备号
static int minor; //静态分配时的次设备号

//向模块传递参数（主/次设备号 权限为用户可读）
module_param(major,int,S_IRUGO);
module_param(minor,int,S_IRUGO);

static dev_t dev_num; //存储设备号，主设备和从设备的组合

//驱动入口函数，分配设备号、
static int __init dev_t_init(void)
{
    int ret;
    //情况1：手动传入了major参数 静态分配设备号
    if(major){
        dev_num = MKDEV(major,minor);
        printk("major is %d\n",major);
        printk("minor is %d\n",minor);

        //静态分配设备号
        /*int register_chrdev_region(dev_t first, unsigned int count,  \ 
                          char *name);
        参数：
            1. dev_t first: 起始的设备号，包括主设备号 (MAJOR，默认最大511) 和次设备号 (MINOR)。
            2. unsigned count: 需要分配的连续设备号的数量。
            3. const char *name: 注册的设备名称，用于用户态与内核交互时的设备识别。
        返回值：
            - 返回 0 表示成功。
            - 如果失败，返回一个负的错误码。
        */
        ret = register_chrdev_region(dev_num,1,"major_minor_name");
        if(ret < 0){
            printk("register_chrdev_region is error\n");
        }
            printk("register_chrdev_region is ok\n");
    }
    //情况2:未传入major参数 动态分配设备号
    else{
        //动态分配设备号，起始设备号为0
        /*
        int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count,
                        const char *name)
        参数解析：
        1. dev_t *dev:
        - 用于返回分配的设备号（包含主设备号和次设备号）。
        - 主设备号通过自动分配的方式确定。
        - 次设备号起始值通过 baseminor 指定。
        2. unsigned baseminor:
        - 指定起始的次设备号。
        3. unsigned count:
        - 要分配的连续设备号的数量。
        4. const char *name:
        - 设备的名称，用于用户态和内核的设备识别。
        返回值：
        - 返回 0 表示成功。
        - 返回负数表示失败，失败值是一个错误码（通过 PTR_ERR 提供）。
        */
        ret = alloc_chrdev_region(&dev_num,0,1,"major_minor_name");
        if(ret < 0){
            printk("alloc_chrdev_region is error\n");
        }
            printk("alloc_chrdev_region is ok\n");
            major = MAJOR(dev_num);
            minor = MINOR(dev_num);
            printk("major is %d\n",major);
            printk("minor is %d\n",minor);
    }
        return 0;

}

//驱动出口函数，释放设备号
static void __exit dev_t_exit(void)
{
    unregister_chrdev_region(dev_num,1);
    printk("guo module exit\n");

}

module_init(dev_t_init);//注册入口函数
module_exit(dev_t_exit);//注册出口函数
MODULE_LICENSE("GPL v2");//遵循GPL协议

三、编写 Makefile（编译驱动模块）

创建Makefile文件（注意替换KDIR为你的内核源码路径）：

makefile

# 1. 补充：导出ARM64架构（必须）
export ARCH=arm64
# 2. 补充：用export导出交叉编译器（必须，子进程才能继承）
export CROSS_COMPILE=/home/alientek/rk3568_linux5.10_sdk/buildroot/output/rockchip_atk_dlrk3568/host/bin/aarch64-buildroot-linux-gnu-
# 内核源码目录（你的路径保持不变）
KERNELDIR := /home/alientek/rk3568_linux5.10_sdk/kernel
# 当前目录（你的定义保持不变）
CURRENT_PATH := $(shell pwd)
# 要编译的模块（你的定义保持不变）
obj-m := dev_t_test.o

# 目标定义（你的形式保持不变）
build: kernel_modules

kernel_modules:
	$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules
clean:
	$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean

四、编译驱动模块

在dev_t_test.c和Makefile所在目录执行：

make

编译完成后，会生成 dev_t_test.ko（驱动模块文件）。

五、部署与测试（开发板上操作）

将dev_t_test.ko传到开发板，然后分两种情况测试：

情况 1：静态分配设备号（手动指定 major/minor）

加载模块时直接传入主 / 次设备号（比如major=200，minor=0）：

insmod dev_t_test.ko major=200 minor=0

执行dmesg查看输出，会显示：

plaintext

major is 200
minor is 0
register_chrdev_region is ok

情况 2：动态分配设备号（不指定参数）

直接加载模块，内核自动分配设备号： 如果手动分配主设备号20000失败

动态分配了3616

rmmod dev_t_test  # 先卸载之前的模块
insmod dev_t_test.ko

执行dmesg查看输出，会显示内核分配的主 / 次设备号（比如）：

plaintext

alloc_chrdev_region is ok
major is 240
minor is 0

六、收尾

测试完成后，卸载驱动模块：

rmmod dev_t_test