当前位置:首页 > 嵌入式 > 嵌入式软件

作者:李强,华清远见嵌入式学院讲师。

在Linux设备驱动中,设备号设一个很重要的概念和变量。不论是主设备号,还是次设备号,在设备驱动中都占据了很重要的地位。那么他在Kernel中是如何操作的?这个数据结构都是通过那些函数可以很容易的在我们写Linux设备驱动模块时被我们所使用呢?

在include/linux/type.h文件中我们能看到一个关于dev_t的定义如下:

...

typedef __u32 __kernel_dev_t;

typedef __kernel_fd_set fd_set;

typedef __kernel_dev_t dev_t;

...

从这个定义中我们能看到dev_t是一个无符号的32位的整型。

首先我们需要说明的是,在linux中主次设备号是放置在一个无符号的32位的整型中,那么这32位整型对于主次设备号如何分配呢?

从源代码中我们可以看到,主设备号占据12个位,次设备好占据20位。这在一定的时期内,主次设备号是完全可以满足系统需要的。

同时在include/linux/kdev_t.h文件中我们能发现很多函数或者宏定义的操作都是针对dev_t的。

具体可以看到我们经常用到的MAJOR(dev)、MINOR(dev)、MKDEV(ma,mi)。

下面我们就具体分析下这三个我们经常用到的宏定义:

#define MINORBITS 20

#define MINORMASK ((1U << MINORBITS) - 1)

#define MAJOR(dev) ((unsigned int) ((dev) >> MINORBITS))

从这个宏定义中我们可以看到其把无符号的32位的整型做位操作运算:右移20位。

在C语言中如果是右移,那么左边补0,这样在这32位的整型中通过这个操作就只保留了原先第19位到31位的有效值,而这也正是我们所需要的。

下面我们看下MINOR这个宏定义:

#define MINOR(dev) ((unsigned int) ((dev) & MINORMASK))

要明白这个宏定义的具体是多少,我们需要首先明白宏定义MINORMASK是什么?

我们从前面的宏定义中,我们看到:

#define MINORMASK ((1U << MINORBITS) - 1)

MINORMASK 是1U也就是1左移位20个字节,二进制的话就是10000000000000000000,也就是1后面带20个0。

然后在减1呢,就成了二进制11111111111111111111,也就是20个1,十六进制的话是0xFFFFF。

好现在我们知道MINORMASK是20个1,也就是十六进制0xFFFFF,那么我们在与dev_t做一个位的与运算,就把32位中的前12为置0,保留其后面的20位,也正是我们想要的表是设备次设备号的后20个字节。

好下面我们看下如果我们知道了主设备号、次设备号,我们如何生成一个dev_t的数据结构。

宏定义:

#define MKDEV(ma,mi) (((ma) << MINORBITS) | (mi))

明白了前面我们所说的,其实这个就比较简单了,把主设备号左移20位,然后与上次设备号,就是我们所需要的dev_t的数据结构。

那么我们前面所说的关于dev_t的操作是新的2.6.x系列中的,在之前的2.4.x系列中,由于对设备号的总共就16个字节,也就是一个短整型,那么一个系统中所能拥有的设备号就是及其有限的了。

我们看下在老版本中的内核中他们的表示:

#define MAJOR(dev) ((dev)>>8)

#define MINOR(dev) ((dev) & 0xff)

#define MKDEV(ma,mi) ((ma)<<8 | (mi))

从中我们可以看出,他是以8为为分界线,高8位为主设备号,低8位为次设备号,那么一个8位所能表示的最多也即是255个数值,那么当我们系统中如果拥有的设备大于这个数值的时候,在老版本的内核中就没有办法处理了。

在内核实现中还实现了两个打印的函数,其实也是宏定义:

#define print_dev_t(buffer, dev) \

sprintf((buffer), "%u:%u\n", MAJOR(dev), MINOR(dev))

#define format_dev_t(buffer, dev) \

({ \

sprintf(buffer, "%u:%u", MAJOR(dev), MINOR(dev)); \

buffer; \

})

从代码中我们可以看出。

第一就是把设备的主设备号和次设备号以字符串的形式存放到buffer中,在使用这个宏定义的时候需要注意的是:

buffer需要提前开辟空间,而且还需要是够用的空间。

第二所实现的功能和第一个很类似。这儿我们就不具体说明,请参考第一个宏定义的实现。

在这个文件中还有很多的函数,这些函数的主要功能就是和老版本的内核代码兼容而产生的,比如:

static inline int old_valid_dev(dev_t dev)

{

return MAJOR(dev) < 256 && MINOR(dev) < 256;

}

此函数是判断一个dev_t是否可以转换成旧制的dev_t。

static inline u16 old_encode_dev(dev_t dev)

{

return (MAJOR(dev) << 8) | MINOR(dev);

}

把32位的设备号转换成16位的旧制的设备号。

其中主要操作为:首先把主设备号左移8位,为次设备好空出8位的位置,然后与上次设备号。

在使用这个函数的时候需要注意的就是需要首先判断下32位的设备号是否可以有效的转换成16位的设备号。

static inline dev_t old_decode_dev(u16 val)

{

return MKDEV((val >> 8) & 255, val & 255);

}

上面函数的反操作。

主设备号右移8位,然后与上255,即8个1。也就是取此变量的低8位,

次设备号与上255,也是取此变量的低8位即可。

static inline u32 new_encode_dev(dev_t dev)

{

unsigned major = MAJOR(dev);

unsigned minor = MINOR(dev);

return (minor & 0xff) | (major << 8) | ((minor & ~0xff) << 12);

^^^^^^^^^^^^^

次设备号取其低8位 ^^^^^^^^^^^^^^

主设备号左移8位。

^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

次设备号低8位清零,左移12位。

}

static inline dev_t new_decode_dev(u32 dev)

{

unsigned major = (dev & 0xfff00) >> 8;

unsigned minor = (dev & 0xff) | ((dev >> 12) & 0xfff00);

return MKDEV(major, minor);

}

次函数比较简单,再次就不多说了,请参考前面的实现。

“本文由华清远见http://www.embedu.org/index.htm提供”



华清远见

本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除( 邮箱:macysun@21ic.com )。
换一批
延伸阅读

台湾新竹 – 2026 年 10 月 1 日 –––全球半导体领导供货商新唐科技股份有限公司(Nuvoton Technology Corporation)正式推出 NuMicro® MA35D0 系列最新 LQFP12...

关键字: MPU Linux 智能网关

米尔电子 MYD-LR3576 Android V2.0.1 现已正式发布。继 V1.0.0 版本支持 Android 14 后,本次发布将系统升级至 Android 15,并围绕系统基线、板级功能和使用体验进行三重升级...

关键字: 开发板 Android 15 Linux

ARM工业网关跑软PLC,适合把“少量逻辑控制+协议转换+上云”合并到一台设备:本地用IEC 61131-3做启停/联锁/计数,外接DI/DO、RS485、CAN、以太网,再通过Modbus TCP/OPC UA/MQT...

关键字: ARM软PLC Linux 网关IO

摩尔斯微电子的 Wi-Fi HaLow软件现已面向 Zephyr开放,Zephyr是嵌入式设备领域应用最广泛的开源实时操作系统之一

关键字: 嵌入式设备 Wi-Fi HaLow Linux

IAR嵌入式IDE新增原生Linux支持,实现桌面开发与CI开发的统一,让安全与合规要求严苛的嵌入式项目能够使用同一套经过认证的工具链

关键字: Linux Windows 嵌入式

革命性设计将 Arm 原生应用引入 IBM 旗舰级主机和服务器,为企业计算提供更丰富的软件选择 北京2026年8月26日 /美通社/ -- 近日,在年度 Hot Chips...

关键字: IBM Linux 处理器 ARM

在工业质检、安防巡检等边缘场景中,智能相机需要同时完成图像采集、实时处理和AI推理。传统方案要么用高性能CPU(功耗高),要么用NPU(灵活性差)。FPGA+Linux的异构架构正好取长补短:FPGA负责像素级流水线处理...

关键字: FPGA Linux 智能相机

在现代操作系统的运行逻辑中,内存资源的分配与调度直接决定了整个系统的运行效率和稳定性,而Linux的虚拟内存空间管理体系,正是支撑多进程并发运行、保障内存资源高效复用的核心机制。很多开发者在日常开发中只关注malloc这...

关键字: Linux 虚拟内存

在之前的系列底层技术文章中,我们先后探讨过CPU Cache伪共享、内存模型、堆与栈内存差异、高效内存池等系统级核心主题,而挂载作为Linux文件系统体系中最基础也最容易被误解的核心机制,是所有存储设备能够被用户正常访问...

关键字: Linux 挂载

在我的上一篇项目文章中,我介绍了使用 AMD 新的 Yocto 工作流结合 EDF(嵌入式开发框架)为 Kria SoM 构建嵌入式 Linux 镜像的基本步骤。该项目详细说明了克隆 AMD Yocto 项目的流程,包括...

关键字: 嵌入式 Linux FPGA
关闭