正点原子 I.MX6ULL MINI 开发板学习笔记：自动创建 /dev 节点与 sysfs 属性

上一篇的 LED 驱动还要手动 mknod 才能用。这篇在同一驱动上加两步：用 class_create + device_create 让内核自动生成 /dev 节点，再挂一个 sysfs 属性文件，用 cat/echo 就能看灯、控灯。代码来自实际工程 code/2026/20260803/04_led_sys，已验证可用。

1. 完成什么实验？

在 LED 字符设备驱动基础上：insmod 后自动生成 /dev/myled0（不再手动 mknod）；同时在 /sys/class/LED/myled0/ 下挂出 led_status 属性文件，cat 读灯状态、echo 控制亮灭。

2. 上一篇哪里不方便？

手动 mknod 有两个问题：一是主设备号是动态分配的，每次加载可能不同，得先 cat /proc/devices 查；二是卸载后节点残留，容易误用。Linux 的设备模型就是来解决这个的——驱动里注册 class 和 device，内核通过热插拔机制通知用户态的 mdev（busybox 提供）自动创建/删除 /dev 节点。

3. 设备模型：class 和 device

• class_create(THIS_MODULE, "LED")：创建一个设备类，出现目录 /sys/class/LED/。失败时返回错误码指针，要用 IS_ERR/PTR_ERR 判断。
• device_create(pclass, NULL, dev_no, NULL, "myled0")：在类下创建一个设备，内核发 uevent，mdev 收到后自动生成 /dev/myled0。
• 卸载时反序销毁：device_destroy(pclass, dev_no) → class_destroy(pclass)，/dev 节点随之消失。

4. sysfs 属性文件

sysfs 是内核对象导出到用户态的文件系统。给设备挂一个属性文件，读它触发驱动的 show 回调、写它触发 store 回调，相当于给驱动开了第二组不需要写应用程序的调试接口。属性用 __ATTR 宏定义：

static ssize_t my_show(struct device *dev, struct device_attribute *attr, char *buf);
static ssize_t my_store(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
                        const char *buf, size_t count);

/* 定义属性：/sys/class/LED/myled0/led_status，权限 0664，
 * 读触发 my_show，写触发 my_store */
static const struct device_attribute attr =
    __ATTR(led_status, 0664, my_show, my_store);

/* cat led_status 时调用：把状态字符串写进 buf，返回字节数 */
static ssize_t my_show(struct device *dev, struct device_attribute *attr, char *buf)
{
    u32 v = readl(pdata);
    int sw = (v >> 3) & 1;      /* 1=灭（高电平），0=亮（低电平） */

    if (1 == sw)
        strcpy(buf, "LED_OFF\n");
    else
        strcpy(buf, "LED_ON\n");
    return strlen(buf);
}

/* echo 0 > led_status 亮灯，echo 1 > led_status 灭灯 */
static ssize_t my_store(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
                        const char *buf, size_t count)
{
    u32 v = readl(pdata);
    if (0 == strcmp(buf, "0\n"))          /* echo 自带换行符，要一起比较 */
    {
        v &= ~(1 << 3);                  /* 清 bit3 输出低电平：点亮 */
        writel(v, pdata);
    }
    else if (0 == strcmp(buf, "1\n"))
    {
        v |= (1 << 3);
        writel(v, pdata);
    }
    return count;   /* 惯例：成功必须返回 count，返回 0 会被视为写入失败 */
}

init 函数尾部新增的三步（前面申请设备号、ioremap 等和上一篇完全相同）：

/* 创建设备类：生成 /sys/class/LED/，失败返回错误码指针（IS_ERR 判断） */
pclass = class_create(THIS_MODULE, CLASS_NAME);
if (IS_ERR(pclass))
{
    ret = PTR_ERR(pclass);
    goto fail_unmap_pdata;
}

/* 在类下创建设备：mdev 据此自动生成 /dev/myled0，无需手动 mknod */
pdevice = device_create(pclass, NULL, dev_no, NULL, DEVICE_NODE);
if (IS_ERR(pdevice))
{
    ret = PTR_ERR(pdevice);
    goto fail_class;
}

/* 挂出属性文件 /sys/class/LED/myled0/led_status，也要检查返回值 */
ret = device_create_file(pdevice, &attr);
if (ret)
    goto fail_device;

return 0;

/* 倒序释放链：跳到哪个标签就释放到哪一步，然后自然下落 */
fail_device:
    device_destroy(pclass, dev_no);
fail_class:
    class_destroy(pclass);
fail_unmap_pdata:
    iounmap(pdata);
/* ... 继续下落：iounmap 其余寄存器 → cdev_del → 释放设备号 ... */

exit 里严格反序释放：

device_remove_file(pdevice, &attr);  /* 移除 sysfs 属性文件 */
device_destroy(pclass, dev_no);      /* 销毁设备，/dev/myled0 随之消失 */
class_destroy(pclass);               /* 销毁设备类 /sys/class/led */
iounmap(pmux);  iounmap(ppad);  iounmap(pdir);  iounmap(pdata);
cdev_del(&mycdev);
unregister_chrdev_region(dev_no, 10);

5. 关键点说明

• 谁建的 /dev 节点：是用户态的 mdev（busybox 的热插拔守护机制），内核只负责发 uevent。rootfs 的 rcS 里 echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug 和 mdev -s 就是干这个的——系统移植篇埋的伏笔在这里用上了。
• echo 的换行符：echo 0 实际写入的是 "0\n"，所以比较时要带上换行；更稳妥的写法是内核提供的 sysfs_streq()。
• store 的返回值：写回调成功必须返回 count，这是 sysfs 的惯例，返回 0 会让 shell 报写入失败。
• 两套接口并存：/dev/myled0 的 read/write 和 sysfs 的 show/store 互不冲突，应用层用哪套都行。
• goto 错误处理：更新后的工程代码里，class_create / device_create / device_create_file 任何一步失败都会跳到倒序释放链，把已申请的资源放干净再返回错误码。
• 大小写：类名是 "LED"，sysfs 区分大小写，所以实际路径是 /sys/class/LED/myled0/。

6. 实验现象

# insmod drv_led.ko 之后，不需要 mknod：
ls /dev/myled0                        # 节点已自动存在
ls /sys/class/LED/myled0/             # 能看到 led_status 属性文件

cat /sys/class/LED/myled0/led_status  # 输出 LED_OFF
echo 0 > /sys/class/LED/myled0/led_status   # 灯亮
cat /sys/class/LED/myled0/led_status  # 输出 LED_ON
echo 1 > /sys/class/LED/myled0/led_status   # 灯灭

总结

class_create + device_create 比手动 mknod 进了一步，但申请设备号、cdev、class、device 这一串还是繁琐。下一篇介绍 misc 设备：misc_register 一步搞定，是简单字符设备驱动的标准快捷方式。