ok6410学习笔记（4.ioctl字符驱动）

来源：互联网发布：sql2005附加数据库编辑：程序博客网时间：2024/06/06 13:05

写了几篇文章发现，自己的总结方式有些问题进行了如下调整：

1.对于驱动的学习应该注重的是驱动的结构，module_init里面的结构，read，write，ioctl里面的结构，日后的文章会详细结构部分。

2.对于知识点的总结，应该加强对函数的总结，函数是一个很容易忘记的东西(因为不常用)。

本节难点：

1.ioctl的参数传递，和cmd命令的理解。

2.ioctl和read，write在用途上有什么本质区别，等到学到硬件控制再回头看看。

本节知识：

1. 定义命令用的宏： _IO(type,nr) _IOR(type,nr,datatype) _IOW(type,nr.datatype) _IOWR(type,nr.datatype) type是幻数

2.register_chrdev_region静态申请设备号 alloc_chrdev_region动态申请设备号 unregister_chrdev_region注销设备号 MAJOR()获得主设备号 MKDEV()获得设备号 MINOR()获得次设备号

3.cdev_init（）设备注册初始化 cdev_add（）设备注册添加 cdev_del（）设备注销

4.在2.6.36以后的内核中没有了int (*ioctl) (struct inode *, struct file *, unsigned int, unsigned long); 只剩下long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);记住参数少了struct inode *

5.判断命令号的宏 _IOC_TYPE()获得命令的type幻数 _IOC_NR()获得命令的num个数 _IOC_DIR()获得命令的数据传送方向 _IOC_SIZE获得传送数据的类型

6.access_ok() 是用来判断用户空间传来的arg是否有效 copy_from_user，copy_to_user，get_user和put_user是不需要用access_ok因为，函数内部带有这个检测函数，而__get_user和__put_user必须在前面进行检查。copy_from_user可以按照一定的大小传递数据，get_user不能按照一定大小传递数据。

7.ret=__get_user(kernel_num, (int *)arg);这类问题必须使用在内核空间和用户空间之间传递数据的函数直接赋值是不行的(后面想想貌似直接赋值也行，只要做好access_ok)。

8.最后一点，说说arg，也就是ioctl的数据传递方式，arg是一个unsigned long型的，可以当做一个指针地址传递各种数据，前提是用户空间有效。

ioctl驱动函数的结构

1.先判断命令号是否正确

2.判断用户态传递的空间是否有效针对 __get_user和__put_user 貌似还有直接赋值

3.通过switch case实现命令

代码

memdev.c

/************************************************************************** 文件名：            memdev.c 日期：              2013/05/22   15:58 头文件：            memdev.h 功能：              ioctl字符驱动 （通过三个命令进行ioctl的测试） 此为驱动部分 环境：              Redhat企业版5  内核版本2.6.18-53.el5  作者：              Hao  流程：              1.分配设备号(a.静态申请  b.动态分配)      2.创建设备文件(a.手动创建mknod(需要设备号)注“设备名和设备文件名”  b.自动创建)     3.设备注册(a.设备注册分配  b.设备注册初始化  c.设备注册添加)     4.实现file_operation中的函数       ioctl驱动           a.初始化cmd         b.无参数的命令                  c.读方向的命令                  d.写方向的命令                  e.在ioctl函数中命令的实现     5.设备注销(cdev_del)     6.设备号注销***************************************************************************/#include <linux/module.h>#include <linux/types.h>#include <linux/fs.h>#include <linux/errno.h>#include <linux/mm.h>#include <linux/sched.h>#include <linux/init.h>#include <linux/cdev.h>#include <linux/slab.h>#include <asm/io.h>#include <asm/system.h>#include <asm/uaccess.h>#include "memdev.h"static int mem_major = MEMDEV_MAJOR;module_param(mem_major, int, S_IRUGO);struct cdev c_dev; int kernel_num=1991;//用一个全局变量吧  要不不能把先写入的数据保存下来char kernel_buf[40]="hello kernel!!!";MODULE_AUTHOR("Hao");MODULE_LICENSE("GPL");/**************************************************************************函数名：                     memdev_ioctl函数功能:                   ioctl实现函数  命令实习函数函数参数:                   无函数返回值:                 返回ret为正常执行   返回-EINVAL命令号不正确***************************************************************************/static long memdev_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg){int ret=0;int err=0;//int kernel_num=1991;//char kernel_buf[20]="hello kernel!!!";/*先判断命令号是否正确*/if (_IOC_TYPE(cmd) != CMD_KTYPE) //获得命令的type类型是否正确        return -EINVAL;    if (_IOC_NR(cmd) > NUM_KCMD)    //获得命令的num类型  是否小于命令个数        return -EINVAL;                                /*获命令的数据传输方向   根据各自的方向判断*/        if (_IOC_DIR(cmd) & _IOC_READ)        err = !access_ok(VERIFY_WRITE, (void *)arg, _IOC_SIZE(cmd));/*此函数是根据        内核空间写的 是用来判断 arg应用程序传来的用户空间 是否有效的  所以对于用户空间来说是写*/     else if (_IOC_DIR(cmd) & _IOC_WRITE)       err = !access_ok(VERIFY_READ, (void *)arg, _IOC_SIZE(cmd));//对于用户空间来说是读   成功返回1  失败返回0    if (err)         return -EFAULT;                        /*实现CMD的用法*/        switch(cmd)        {        case NONE_KCMD:        printk(KERN_EMERG "NONE_KCMD is in kernel!!!\n");        break;        case READ_KCMD:          ret=__put_user(kernel_num, (int *)arg);  //把内核中的int型数据读入用户空间   unsigned long arg就是一个地址值   kernel->arg        break;        case WRITE_KCMD:        ret=__get_user(kernel_num, (int *)arg);   //arg->kernel_num   把用户空间的数据传递给kernel_num        printk(KERN_EMERG "WRITE_KCMD is in kernel!!!  kernel_num:%d \n",kernel_num);        break;        case READ_STR_KCMD:        if(copy_to_user((char *)arg,kernel_buf,40))//这个实验 是从内核空间到用户空间 传递固定大小count的数据        ret =  - EFAULT;        break;        case WRITE_STR_KCMD:        if(copy_from_user(kernel_buf,(char *)arg,40));//不太适合是因为 只能传递规定大小的数据  这里不能超过40的        ret =  - EFAULT;        break;        default:        return -EINVAL;        break;       }        }int mem_release(struct inode *inode, struct file *filp){    return 0;}int mem_open(struct inode *inode,struct file *filp){return 0; }static const struct file_operations mem_fops =  //定义此字符设备的file_operations{//这里是对结构体整体赋值的方式    .owner = THIS_MODULE, //函数名都可以自己定义  都是函数指针    .open = mem_open,    .release = mem_release,    .unlocked_ioctl=memdev_ioctl,};static int memdev_init(void){int result;dev_t dev_num=MKDEV(mem_major,0);//将主设备号和次设备号转换成32位的设备号给   静态申请设备号用的if(mem_major)result=register_chrdev_region(dev_num,2,"newmemdev");//静态申请设备号为dev_num 2个设备  设备名为“newmemdev” else{result=alloc_chrdev_region(&dev_num,0,2,"newmemdev");//动态分配设备号   设备名可以在/proc/devices文件中找   与/dev路径找文件不同  因为一个设备文件  一个次设备号mem_major = MAJOR(dev_num);//获得主设备号}if (result < 0) {  return result;   //判断动态分配是否成功  不成功则退出函数}/*设备注册 分配已经在前面完成了 为全局变量*/      cdev_init(&c_dev,&mem_fops);//设备注册初始化  将设备号dev_num和file_operation建立联系      c_dev.owner = THIS_MODULE;//*****************貌似可以屏蔽吧*********************      cdev_add(&c_dev,dev_num,2);//设备注册  添加   设备号为dev_num 设备数为2个      return 0;}static int memdev_exit(void){cdev_del(&c_dev);//设备注销unregister_chrdev_region(MKDEV(mem_major, 0), 2);//设备号注销return 0;}module_init(memdev_init);module_exit(memdev_exit);

memdev.h

/************************************************************************** 文件名：            memdev.h 日期：              2013/05/22   15:10 头文件：            memdev.h 功能：              ioctl字符驱动 （通过三个命令进行ioctl的测试） 此为驱动部分头文件                     定义三个命令 环境：              Redhat企业版5  内核版本2.6.18-53.el5  作者：              Hao  流程：              1.分配设备号(a.静态申请  b.动态分配)      2.创建设备文件(a.手动创建mknod(需要设备号)注“设备名和设备文件名”  b.自动创建)     3.设备注册(a.设备注册分配  b.设备注册初始化  c.设备注册添加)     4.实现file_operation中的函数       ioctl驱动           a.初始化cmd         b.无参数的命令                  c.读方向的命令                  d.写方向的命令     5.设备注销(cdev_del)     6.设备号注销***************************************************************************/#ifndef _MEMDEV_H_#define _MEMDEV_H_#include <linux/ioctl.h>#ifndef MEMDEV_MAJOR#define MEMDEV_MAJOR 251   /*预设的mem的主设备号*/#endif#ifndef MEMDEV_NR_DEVS#define MEMDEV_NR_DEVS 2    /*设备数*/#endif#ifndef MEMDEV_SIZE#define MEMDEV_SIZE 4096   /*开辟的内存大小*/#endif/*mem设备描述结构体*/struct mem_dev                                     {                                                          char *data;                        unsigned long size;       };#define CMD_KTYPE 'k' //定义命令幻数   也叫命令类型#define NONE_KCMD   _IO(CMD_KTYPE,1)  //定义无参数的命令#define READ_KCMD   _IOR(CMD_KTYPE,2,int)   //定义读方向的命令#define WRITE_KCMD  _IOW(CMD_KTYPE,3,int)  //定义写方向的命令#define READ_STR_KCMD  _IOR(CMD_KTYPE,4,int)   //定义读方向的命令  读字符串#define WRITE_STR_KCMD _IOW(CMD_KTYPE,5,int)  //定义写方向的命令   写字符串#define NUM_KCMD 5  //命令个数  后面判断命令是否有效 用的#endif /* _MEMDEV_H_ */

appmem_ioctl

#include <stdio.h>#include <string.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include<sys/types.h>#include<sys/stat.h>#include<fcntl.h>#include "memdev.h"int main(void){int fd=0;int arg=0;char buf[40]="WRITE_STR_KCMD is in kernel";if(-1==(fd=open("/dev/memdev0",O_RDWR)))  //设备节点名称为memdev0{printf("Open Dev Mem0 Error!\n");_exit(EXIT_FAILURE);}printf("begin NONE_KCMD!!!\n");   //一个无参数的命令ioctl(fd,NONE_KCMD,&arg);printf("begin WRITE_KCMD!!!\n");  //写入一个int型argarg=2013;ioctl(fd,WRITE_KCMD,&arg);printf("begin READ_KCMD!!!\n");   //把上面写入的arg或者是驱动程序中的arg读出来arg=0; //排除误会ioctl(fd,READ_KCMD,&arg);printf("now arg is %d\n",arg);printf("begin WRITE_STR_KCMD!!!\n");  //写入一个固定大小20字节的字符串ioctl(fd,WRITE_STR_KCMD,buf);printf("begin READ_STR_KCMD!!!\n");memset(buf, 0, 40);//排除误会ioctl(fd,READ_STR_KCMD,buf);printf("now buf is %s\n",buf);close(fd);return 0;}