基于tiny4412开发板LED灯驱动标准的llseek函数写法

简介

我们写的驱动，有时候虽然也调用相关read write等函数，但是我们在上层操作时，可能我们写的并不符合标准API函数接口，因此我们需要将我们的驱动函数进行标准化处理。

lseek用户空间驱动原型

off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);

参数：
fd：文件描述符
offset：偏移量，可证可负
whence：偏移位置，有几个重要的宏如下：
SEEK_SET:以文件初始位置为起点偏移offset字节.
SEEK_CUR :以文件当前位置为起点偏移offset字节.
SEEK_END:以文件结束位置为起点偏移offset字节.
返回值：
成功：移动文件后文件指针（以0为参考点）
失败：返回 -1，并且设置全局变量errno值为对应的错误码（来源于驱动）

驱动中对应的函数模型

loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);
实现的功能：
成功时返回当前文件指针位置，失败返回负数（错误码），应用程序中的errno值就等于错误驱动返回的错误码，只要是驱动中返回的是负数，应用程序lseek中返回都是-1.
和用户空间的lseek参数对应关系：
用户空间lseek中的fd：间接对应驱动的 file结构指针
offset： 直接对应驱动中offset参数
whence：直接对应驱动中whence参数
要解决的问题：驱动中的函数原型并没有一个指针文件读写位置的指针，如何修改
学习一个结构file：
fs.h \linux-3.5\include\linux

struct file {    /*     * fu_list becomes invalid after file_free is called and queued via     * fu_rcuhead for RCU freeing     */    union {        struct list_head    fu_list;        struct rcu_head     fu_rcuhead;    } f_u;    struct path     f_path;#define f_dentry    f_path.dentry#define f_vfsmnt    f_path.mnt    const struct file_operations    *f_op;    /*     * Protects f_ep_links, f_flags, f_pos vs i_size in lseek SEEK_CUR.     * Must not be taken from IRQ context.     */    spinlock_t      f_lock;#ifdef CONFIG_SMP    int         f_sb_list_cpu;#endif    atomic_long_t       f_count;    unsigned int        f_flags;    fmode_t         f_mode;    loff_t          f_pos;    struct fown_struct  f_owner;    const struct cred   *f_cred;    struct file_ra_state    f_ra;    u64         f_version;#ifdef CONFIG_SECURITY    void            *f_security;#endif    /* needed for tty driver, and maybe others */    void            *private_data;#ifdef CONFIG_EPOLL    /* Used by fs/eventpoll.c to link all the hooks to this file */    struct list_head    f_ep_links;    struct list_head    f_tfile_llink;#endif /* #ifdef CONFIG_EPOLL */    struct address_space    *f_mapping;#ifdef CONFIG_DEBUG_WRITECOUNT    unsigned long f_mnt_write_state;#endif};

成员有很多，我们需要关注的是那些成员呢：

struct file {·············    const struct file_operations    *f_op;    unsigned int        f_flags;    fmode_t         f_mode;    loff_t          f_pos;  //存放单钱读写位置的变量    struct fown_struct  f_owner;········};

当应用程序，每调用一次open函数时，内核就会创建一个struct file结构体，一个应用程序可以打开一个文件多次，这样内核会有多个struct file结构体，每个结构的变量都是独立的各不相干，（例如将一个txt文件代开多次，鼠标放在不同位置，每个位置都不一样，互不影响）。那么这个file结构在哪产生的呢？我们会发现驱动中open函数原型中有一个参数struct file,这就是open函数对应的文件结构体。当一个文件被打开多次，文件结构怎么区分呢？很简单那就靠fd的不同了。
int (*open) (struct inode *, struct file *);
获取文件当前指针，就可以通过file结构体 loff_t f_pos;成员来获取

我们的任务

设计驱动程序，满足API的功能

驱动代码

loff_t leddriver_llseek(struct file *pfile, loff_t loft, int whence){    loff_t tmp;unsigned char LED_NUM=4;switch(whence){case SEEK_SET:    tmp=loft;    break;case SEEK_CUR:    tmp=pfile->f_pos+loft; //当前位置加上调整值    break;case SEEK_END:    tmp=LED_NUM+loft;    break;default:return -EINVAL;//告诉程序具体错误原因  参数无效break;}//检测最后的结果是否合法if(tmp<0 || tmp>LED_NUM){return -EINVAL;}//更新文件调整后的结果到文件结构体中pfile->f_pos=tmp;//返回调整后的结果return tmp;}

完整代码

#include<linux/kernel.h>#include<linux/module.h>#include<linux/init.h>#include<asm/io.h>#include<asm/uaccess.h>#include<linux/fs.h>#include<linux/cdev.h>#include<linux/kdev_t.h>#include<linux/slab.h>#include<linux/device.h> //增加自动创建设备头文件#include<linux/uaccess.h>//定义字符设备结构体static struct cdev *leddriver_cdev;//定义设备号（包含主次）static dev_t leddriver_num=0;//定义设备类static struct class *leddriver_class;//定义设备结构体static struct device *leddriver_device;//定义错误返回类型static int  err;//定义设备名称#define LEDDRIVER_NAME "myled"#define GPM4CON_ADDR 0x110002E0 #define GPM4DAT_ADDR 0X110002E4static volatile unsigned long *gpm4con=NULL;  static volatile unsigned long *gpm4dat=NULL;#define GPM4CON *gpm4con#define GPM4DAT *gpm4datssize_t leddriver_read(struct file *file, char __user *usr, size_t size, loff_t *loft){    loff_t cur_pos=*loft;//取出当前读写位置值  unsigned char led_statue[10],i,LED_NUM=4;  //读取数据长度为0什么也不做 返回0 退出程序的执行  if(size<=0)    {    return 0;  }  //读取位置在末尾 无论size是多少都不能读出数据 数据有效区域越界  if(cur_pos>=LED_NUM)    {     return 0;  }  //判断size+当前位置是大于文件大小，只读取有效位的内容  if(cur_pos+size>LED_NUM)    {    size=LED_NUM-cur_pos;  }  for(i=0;i<LED_NUM;i++)    {     if(GPM4DAT &(1<<i))     led_statue[i]=1;     else        led_statue[i]=0;  }  if(copy_to_user(usr,&led_statue[cur_pos],size)){     printk("copy to user err\r\n");     return -EFAULT;    };  //指针重新定位当前位置  *loft+=size; return size;}ssize_t leddriver_write (struct file *file, const char __user *usr, size_t size, loff_t *loft){  loff_t cur_pos=*loft;  unsigned char led_statue[10],i,LED_NUM=4;  //写入数据大小为0 什么也不操作返回0退出  if(size<=0)    {    return 0;  }  //当前位置大于等于文件最大有效数据，即使写入数据也是无效，所依不进行操作 返回0退出  if(cur_pos>=LED_NUM)    {   return 0;  }  //如果当前位置加上所要读取数据的长度大于剩余有效位   只读取有效数据位的数值  if(size+cur_pos>LED_NUM)    {   size=LED_NUM-cur_pos;  }  if(copy_from_user(&led_statue[cur_pos],usr,size))    {     printk("copy from user err\r\n");     return -EFAULT;  }  for(i=0;i<size;i++)    {    if(led_statue[i+cur_pos]==0)    GPM4DAT &= ~(1<<(i+cur_pos));    else    GPM4DAT |= (1<<(i+cur_pos));      }  *loft+=size;  return size;}int leddriver_open (struct inode *node, struct file *pfile){  printk("files open is success\r\n");  return 0;}loff_t leddriver_llseek(struct file *pfile, loff_t loft, int whence){    loff_t tmp;unsigned char LED_NUM=4;switch(whence){case SEEK_SET:    tmp=loft;    break;case SEEK_CUR:    tmp=pfile->f_pos+loft; //当前位置加上调整值    break;case SEEK_END:    tmp=LED_NUM+loft;    break;default:return -EINVAL;//告诉程序具体错误原因  参数无效break;}//检测最后的结果是否合法if(tmp<0 || tmp>LED_NUM){return -EINVAL;}//更新文件调整后的结果到文件结构体中pfile->f_pos=tmp;//返回调整后的结果return tmp;}int leddriver_release (struct inode *node, struct file *file){  printk("leddriver close is success\r\n");  return 0;}//文件操作函数结构体static struct file_operations leddriver_fops={    .owner=THIS_MODULE,    .open=leddriver_open,    .release=leddriver_release,    .read=leddriver_read,    .write=leddriver_write,    .llseek=leddriver_llseek,};static __init int ldedriver_init(void){//分配字符设备结构体，前面只是定义没有分配空间leddriver_cdev=cdev_alloc();//判断分配成功与否if(leddriver_cdev==NULL){  err=-ENOMEM;  printk("leddriver alloc is err\r\n");  goto err_leddriver_alloc;}//动态分配设备号err=alloc_chrdev_region(&leddriver_num, 0, 1, LEDDRIVER_NAME);//错误判断if(err<0){  printk("alloc leddriver num is err\r\n");  goto err_alloc_chrdev_region;}//初始化结构体cdev_init(leddriver_cdev,&leddriver_fops);//驱动注册err=cdev_add(leddriver_cdev,leddriver_num,1);if(err<0){  printk("cdev add is err\r\n");  goto err_cdev_add;}//创建设备类leddriver_class=class_create(THIS_MODULE,"led_class");  err=PTR_ERR(leddriver_class);  if(IS_ERR(leddriver_class))    {printk("leddriver creat class is err\r\n");goto err_class_create;  }//创建设备  leddriver_device=device_create(leddriver_class,NULL, leddriver_num,NULL, "leddevice"); err=PTR_ERR(leddriver_device);    if(IS_ERR(leddriver_device))        {printk("leddriver device creat is err \r\n");goto err_device_create;    }//led灯寄存器配置    gpm4con=ioremap(GPM4CON_ADDR, 4);    gpm4dat=ioremap(GPM4DAT_ADDR, 4);    GPM4CON &= ~(0XFFFF<<0);    GPM4CON |= (0x1111<<0);    GPM4DAT |= (0XF<<0);printk("leddriver init is success\r\n");return 0;err_device_create:class_destroy(leddriver_class);err_class_create: cdev_del(leddriver_cdev);err_cdev_add:unregister_chrdev_region(leddriver_num, 1);err_alloc_chrdev_region:kfree(leddriver_cdev);err_leddriver_alloc:return err;}static __exit void leddriver_exit(void){    //取消映射    iounmap(gpm4con);    iounmap(gpm4dat);  device_destroy(leddriver_class,leddriver_num);  class_destroy(leddriver_class);  cdev_del(leddriver_cdev);  unregister_chrdev_region(leddriver_num, 1);  printk("leddriver is exit\r\n");}module_init(ldedriver_init);module_exit(leddriver_exit);MODULE_LICENSE("GPL");

app函数

#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <unistd.h>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>int main(int argc,char *argv[]){  int led_fp,i;  unsigned char led_statue[4]={1,0,1,0},statue[4]={0};  led_fp = open(argv[1],O_RDWR);    write(led_fp,led_statue,4);    lseek(led_fp,0,SEEK_SET);    read(led_fp,statue,4);    for(i=0;i<4;i++)    {      if(statue[i]==0)        {        printf("第%d个灯亮\r\n",i+1);        }      else        {        printf("第%d个灯灭\r\n",i+1);        }    }    sleep(1);  close(led_fp);}

测试结果

[root@ZC/zhangchao]#insmod led.ko [15827.270000] leddriver init is success[root@ZC/zhangchao]#./app /dev/leddevice [15833.320000] files open is success第1个灯灭第2个灯亮第3个灯灭第4个灯亮[15834.320000] leddriver close is success[root@ZC/zhangchao]#