字符设备有哪些

1. linux中什么是块设备和字符设备

块设备复是I/O设备中的一类，是制将信息存储在固定大小的块中，每个块都有自己的地址，还可以在设备的任意位置读取一定长度的数据。数据块的大小通常在512字节到32768字节之间。块设备的基本特征是每个块都能独立于其它块而读写。

字符设备是在I/O传输过程中以字符为单位进行传输的设备。在linux系统中，字符设备以特别文件方式在文件目录树中占据位置并拥有相应的结点。结点中的文件类型指明该文件是字符设备文件。可以使用与普通文件相同的文件操作命令对字符设备文件进行操作。

(1)字符设备有哪些扩展阅读：

在大多数的linux操作系统中，块设备只支持以块为单位的访问方式，如磁盘等。KYLIN支持以字符方式来访问块设备，即支持以字符为单位来读写磁盘等块设备。所以在／dev目录中的块设备，如磁盘等，均以字符设备的外观出现。

当一台字符型设备在硬件上与主机相连之后，必须为这台设备创建字符特别文件。linux操作系统的mknod命令被用来建立设备特别文件。

参考资料来源：

网络——块设备

网络——字符设备

2. unlx/linux操作系统中将设备分为字符设备和块设备进行管理，有什么特点

字符设备是一些串行端口的设备，比如键盘、鼠标等，它的特点是串内行读取，不能够截断输容出（也就是不能随机访问）。比如鼠标，它的移动是滑动而不是跳跃。
块设备一般是存储设备，比如硬盘、软盘等。它的特点是让系统随机访问，比如硬盘，你可以在硬盘的不同块读写，也可以随机访问硬盘的数据。

3. Linux下字符设备文件的概念及举例

不是后缀，记住linux不使用后缀来识别文件类型
你使用 ls -al
drwxr-xr-x. 4 root root 100 Apr 26 15:05 cpu
lrwxrwxrwx. 1 root root 13 Apr 26 15:05 fd -> /proc/self/fd
brw-rw----. 1 root disk 7, 0 Apr 26 15:05 loop0
crw-rw----. 1 root lp 6, 2 Apr 26 15:05 lp2
你仔细看第一位 d代表文件目录文件，l代表链接文件，b代表块设备文件，c代表字符设备文件
`-'
regular file

`b'
block special file

`c'
character special file

`C'
high performance ("contiguous data") file

`d'
directory

`D'
door (Solaris 2.5 and up)

`l'
symbolic link

`M'
off-line ("migrated") file (Cray DMF)

`n'
network special file (HP-UX)

`p'
FIFO (named pipe)

`P'
port (Solaris 10 and up)

`s'
socket

`?'
some other file type

4. 按什么分类可以分成块设备和字符设备

D、信息交换单位

块与字符属于不同的单位 跟属性特性啥的没关系 （基础）

5. 块设备文件和字符设备文件的本质区别是什么

设备文件分为Block
Device Driver和Character Device Drive两类。Character Device Drive又被称为字符设备或裸设备raw
devices; Block Device Driver通常成为块设备。而Block Device Driver是以固定大小长度来传送转移资料
；Character Device Driver是以不定长度的字元传送资料 。且所连接的Devices也有所不同，Block
Device大致是可以随机存取(Random Access)资料的设备，如硬碟机或光碟机；而Character
Device刚好相反，依循先後顺序存取资料的设备，如印表机 、终端机等皆是。

/dev/dsk对应的为块设备，文件系统的操作用到它，如mount。/dev/rdsk对应的为字符设备(裸设备，rdsk的r即为 raw)，fsck
newfs等会涉及到。一般我们的操作系统和各种软件都是以块方式读写硬盘，这里的块是逻辑块，创建文件系统时可以选择，windows里叫簇。可看 newfs or
mkfs的manual。oracle是比较常见的字符方式读写硬盘。

字符设备还是块设备的定义属于操作系统的设备访问层，与实际物理设备的特性无必然联系。设备访问层下面是驱动程序，所以只要驱动程序提供的方式，都可以。也就是说驱动程序支持stream方式，那么就可以用这种方式访问，驱动程序如果还支持block方式，那么你想用哪种方式访问都可以，典型的比如硬盘式的裸设备，两种都支持块设备（block
device）：是一种具有一定结构的随机存取设备，对这种设备的读写是按块进行的，他使用缓冲区来存放暂时的数据，待条件成熟后，从缓存一次性写入设备或从设备中一次性读出放入到缓冲区，如磁盘和文件系统等字符设备（Character
device）：这是一个顺序的数据流设备，对这种设备的读写是按字符进行的，而且这些字符是连续地形成一个数据流。他不具备缓冲区，所以对这种设备的读写是实时的，如终端、磁带机等。

系统中能够随机（不需要按顺序）访问固定大小数据片（chunks）的设备被称作块设备，这些数据片就称作块。最常见的块设备是硬盘，除此以外，还有软盘驱动器、CD-ROM驱动器和闪存等等许多其他块设备。注意，它们都是以安装文件系统的方式使用的——这也是块设备一般的访问方式。

另一种基本的设备类型是字符设备。字符设备按照字符流的方式被有序访问，像串口和键盘就都属于字符设备。如果一个硬件设备是以字符流的方式被访问的话，那就应该将它归于字符设备；反过来，如果一个设备是随机（无序的）访问的，那么它就属于块设备。

这两种类型的设备的根本区别在于它们是否可以被随机访问——换句话说就是，能否在访问设备时随意地从一个位置跳转到另一个位置。举个例子，键盘这种设备提供的就是一个数据流，当你敲入“fox”这个字符串时，键盘驱动程序会按照和输入完全相同的顺序返回这个由三个字符组成的数据流。如果让键盘驱动程序打乱顺序来读字符串，或读取其他字符，都是没有意义的。所以键盘就是一种典型的字符设备，它提供的就是用户从键盘输入的字符流。对键盘进行读操作会得到一个字符流，首先是“f”，然后是“o”，最后是“x”，最终是文件的结束(EOF)。当没人敲键盘时，字符流就是空的。硬盘设备的情况就不大一样了。硬盘设备的驱动可能要求读取磁盘上任意块的内容，然后又转去读取别的块的内容，而被读取的块在磁盘上位置不一定要连续，所以说硬盘可以被随机访问，而不是以流的方式被访问，显然它是一个块设备。

内核管理块设备要比管理字符设备细致得多，需要考虑的问题和完成的工作相比字符设备来说要复杂许多。这是因为字符设备仅仅需要控制一个位置—当前位置—而块设备访问的位置必须能够在介质的不同区间前后移动。所以事实上内核不必提供一个专门的子系统来管理字符设备，但是对块设备的管理却必须要有一个专门的提供服务的子系统。不仅仅是因为块设备的复杂性远远高于字符设备，更重要的原因是块设备对执行性能的要求很高；对硬盘每多一分利用都会对整个系统的性能带来提升，其效果要远远比键盘吞吐速度成倍的提高大得多。另外，我们将会看到，块设备的复杂性会为这种优化留下很大的施展空间。

linux驱动程序中字符设备和块设备的三点区别

1.字符设备只能以字节为最小单位访问，而块设备以块为单位访问，例如512字节，1024字节等

2.块设备可以随机访问，但是字符设备不可以

3.字符和块没有访问量大小的限制，块也可以以字节为单位来访问

6. 块设备和字符设备有什么区别

/dev/dsk对应的为块设备，文件系统的操作用到它，如mount。/dev/rdsk对应的为字符设备(裸设备，rdsk的r即为 raw)，fsck
newfs等会涉及到。一般我们的操作系统和各种软件都是以块方式读写硬盘，这里的块是逻辑块，创建文件系统时可以选择，windows里叫簇。可看 newfs or
mkfs的manual。oracle是比较常见的字符方式读写硬盘。

字符设备还是块设备的定义属于操作系统的设备访问层，与实际物理设备的特性无必然联系。设备访问层下面是驱动程序，所以只要驱动程序提供的方式，都可以。也就是说驱动程序支持stream方式，那么就可以用这种方式访问，驱动程序如果还支持block方式，那么你想用哪种方式访问都可以，典型的比如硬盘式的裸设备，两种都支持块设备（block
device）：是一种具有一定结构的随机存取设备，对这种设备的读写是按块进行的，他使用缓冲区来存放暂时的数据，待条件成熟后，从缓存一次性写入设备或从设备中一次性读出放入到缓冲区，如磁盘和文件系统等字符设备（Character
device）：这是一个顺序的数据流设备，对这种设备的读写是按字符进行的，而且这些字符是连续地形成一个数据流。他不具备缓冲区，所以对这种设备的读写是实时的，如终端、磁带机等。

7. LINUX,下面设备文件中那些是字符设备文件

/dev/audio是字符设备来文件，源其他的是块设备文件
补充：对audio的存取是以字节流方式来进行的。其它的设备/dev/cdrom, /dev/fd0, /dev/had都是磁盘（光驱，软驱，主硬盘），它们的存取是通过数据块来进行的

8. 字符驱动和字符设备驱动有什么区别

可以讲字符设备和抄字符设备驱动归袭为一类，它们都是可以顺序/随机地进行读取和存储的单元，二者驱动主要在于块设备需要具体的burst实现，对访问也有一定的边界要求。其他的没有什么不同。
网络设备是特殊设备的驱动，它负责接收和发送帧数据，可能是物理帧，也可能是ip数据包，这些特性都有网络驱动决定。它并不存在于/dev下面，所以与一般的设备不同。网络设备是一个net_device结构，并通过register_netdev注册到系统里，最后通过ifconfig -a的命令就能看到。
不论是什么设备，设备级的数据传输都是基本类似的，内核里的数据表示只是一部分，更重要的是总线的访问，例如串行spi，i2c，并行dma等。

9. 字符设备驱动程序由哪几部分组成

字符设备驱动程序框架

1、写出open、write函数
2、告诉内核
1）、定义一个struct file_operations结构并填充好

static struct file_operations first_drv_fops = {
.owner = THIS_MODULE, /* 这是一个宏，推向编译模块时自动创建的__this_mole变量 */
.open = first_drv_open,
.write = first_drv_write,
};
2）、把struct file_operations结构体告诉内核
major = register_chrdev(0, "first_drv", &first_drv_fops); // 注册, 告诉内核
相关参数：第一个，设备号，0自动分配主设备号，否则为主设备号0－255
第二个：设备名
第二个：struct file_operations结构体

4）、register_chrdev由谁调用（入口函数调用）
static int first_drv_init(void)

5）、入口函数须使用内核宏来修饰
mole_init(first_drv_init);
mole_init会定义一个结构体，这个结构体里面有一个函数指针指向first_drv_init这个函数，当我们加载或安装一个驱动时，内核会自动找到这个结构体，然后调用里面的函数指针，这个函数指针指向first_drv_init这个函数，first_drv_init这个函数就是把struct file_operations结构体告诉内核

6）、有入口函数就有出口函数

mole_exit(first_drv_exit);
最后加上协议
MODULE_LICENSE("GPL");

3、mdev根据系统信息自动创建设备节点：

每次写驱动都要手动创建设备文件过于麻烦，使用设备管理文件系统则方便很多。在2.6的内核以前一直使用的是devfs，但是它存在许多缺陷。它创建了大量的设备文件，其实这些设备更本不存在。而且设备与设备文件的映射具有不确定性，比如U盘即可能对应sda，又可能对应sdb。没有足够的主/辅设备号。2.6之后的内核引入了sysfs文件系统，它挂载在/sys上，配合udev使用，可以很好的完成devfs的功能，并弥补了那些缺点。（这里说一下，当今内核已经使用netlink了）。
udev是用户空间的一个应用程序，在嵌入式中用的是mdev，mdev在busybox中。mdev是udev的精简版。
首先在busybox中添加支持mdev的选项：
Linux System Utilities --->
[*] mdev
[*] Support /etc/mdev.conf
[*] Support subdirs/symlinks
[*] Support regular expressions substitutions when renaming device
[*] Support command execution at device addition/removal
然后修改/etc/init.d/rcS:
echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug
/sbin/mdev -s
执行mdev -s ：以‘-s’为参数调用位于 /sbin目录写的mdev（其实是个链接，作用是传递参数给/bin目录下的busybox程序并调用它），mdev扫描 /sys/class 和 /sys/block 中所有的类设备目录，如果在目录中含有名为“dev”的文件，且文件中包含的是设备号，则mdev就利用这些信息为这个设备在/dev 下创建设备节点文件。一般只在启动时才执行一次 “mdev -s”。
热插拔事件：由于启动时运行了命 令：echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug ，那么当有热插拔事件产生时，内核就会调用位于 /sbin目录的mdev。这时mdev通过环境变量中的 ACTION 和 DEVPATH，来确定此次热插拔事件的动作以及影响了/sys中的那个目录。接着会看看这个目录中是否“dev”的属性文件，如果有就利用这些信息为 这个设备在/dev 下创建设备节点文件
重新打包文件系统，这样/sys目录，/dev目录就有东西了
下面是create_class的原型：

#define class_create(owner, name) /
({ /
static struct lock_class_key __key; /
__class_create(owner, name, &__key); /
})
extern struct class * __must_check __class_create(struct mole *owner,
const char *name,
struct lock_class_key *key);

class_destroy的原型如下：
extern void class_destroy(struct class *cls);
device_create的原型如下：

extern struct device *device_create(struct class *cls, struct device *parent,
dev_t devt, void *drvdata,
const char *fmt, ...)
__attribute__((format(printf, 5, 6)));
device_destroy的原型如下：
extern void device_destroy(struct class *cls, dev_t devt);
具体使用如下，可参考后面的实例：
static struct class *firstdrv_class;
static struct class_device *firstdrv_class_dev;

firstdrv_class = class_create(THIS_MODULE, "firstdrv");
firstdrv_class_dev = class_device_create(firstdrv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "xyz"); /* /dev/xyz */

class_device_unregister(firstdrv_class_dev);
class_destroy(firstdrv_class);

下面再来看一下应用程序如何找到这个结构体的
在应用程序中我们使用open打开一个设备：如：open(/dev/xxx, O_RDWR);
xxx有一个属性，如字符设备为c,后面为读写权限，还有主设备名、次设备名，我们注册时 通过register_chrdev(0, "first_drv", &first_drv_fops)（有主设备号，设备名，struct file_operations结构体）将first_drv_fops结构体注册到内核数组chrdev中去的，结构体中有open,write函数，那么应用程序如何找到它的，事实上是根据打开的这个文件的属性中的设备类型及主设备号在内核数组chrdev里面找到我们注册的first_drv_fops，
实例代码：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
static struct class *firstdrv_class;
static struct class_device *firstdrv_class_dev;
volatile unsigned long *gpfcon = NULL;
volatile unsigned long *gpfdat = NULL;
static int first_drv_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
//printk("first_drv_open\n");
/* 配置GPF4,5,6为输出 */
*gpfcon &= ~((0x3<<(4*2)) | (0x3<<(5*2)) | (0x3<<(6*2)));
*gpfcon |= ((0x1<<(4*2)) | (0x1<<(5*2)) | (0x1<<(6*2)));
return 0;
}
static ssize_t first_drv_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t * ppos)
{
int val;
//printk("first_drv_write\n");
_from_user(&val, buf, count); // _to_user();
if (val == 1)
{
// 点灯
*gpfdat &= ~((1<<4) | (1<<5) | (1<<6));
}
else
{
// 灭灯
*gpfdat |= (1<<4) | (1<<5) | (1<<6);
}

return 0;
}
static struct file_operations first_drv_fops = {
.owner = THIS_MODULE, /* 这是一个宏，推向编译模块时自动创建的__this_mole变量 */
.open = first_drv_open,
.write = first_drv_write,
};
int major;
static int first_drv_init(void)
{
major = register_chrdev(0, "first_drv", &first_drv_fops); // 注册, 告诉内核
firstdrv_class = class_create(THIS_MODULE, "firstdrv");
firstdrv_class_dev = class_device_create(firstdrv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "xyz"); /* /dev/xyz */
gpfcon = (volatile unsigned long *)ioremap(0x56000050, 16);
gpfdat = gpfcon + 1;
return 0;
}
static void first_drv_exit(void)
{
unregister_chrdev(major, "first_drv"); // 卸载
class_device_unregister(firstdrv_class_dev);
class_destroy(firstdrv_class);
iounmap(gpfcon);
}
mole_init(first_drv_init);
mole_exit(first_drv_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

编译用Makefile文件

KERN_DIR = /work/system/linux-2.6.22.6
all:
make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` moles
clean:
make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` moles clean
rm -rf moles.order
obj-m += first_drv.o

测试程序：

#include
#include
#include
#include
/* firstdrvtest on
* firstdrvtest off
*/
int main(int argc, char **argv)
{
int fd;
int val = 1;
fd = open("/dev/xyz", O_RDWR);
if (fd < 0)
{
printf("can't open!\n");
}
if (argc != 2)
{
printf("Usage :\n");
printf("%s \n", argv[0]);
return 0;
}
if (strcmp(argv[1], "on") == 0)
{
val = 1;
}
else
{
val = 0;
}

write(fd, &val, 4);
return 0;
}