Linux设备驱动程序——read()、write()以及ioctl()

前一段时间在调试一个字符设备驱动程序的过程中使用到了，ioctl()那时候只是简单的了解了一下，现在回头来看一个字符设备驱动代码的时候发现还是很有必要把这部分内容学习一下，同时把相关的read和write函数也相应的学习一下。

read()函数（关于read()函数的主要的内容来源于L《LInux设备驱动程序》和网上的别人的博客中的内容）

关于函数的原型：

#include <unistd.h>

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);  
(按照LDD中的说法，函数的原型是ssize_t read(struct file *filp, char __user *buff, size_t count, loff_t *offp)，这个函数中的参数和上面相比多了一个参数，最后一个参数的含义是读写文件文件中当前位置的指针;)
在这里需要注意的一点就是：buff参数是一个用户空间的指针，不能够直接让内核代码使用。
这个函数中的第一个参数是文件的描述符，第二个参数是用户空间中的缓存的指针，第三个参数是请求传输的数据的大小。具体的流程如下图所所示：
这个函数的作用是：从打开的设备或者文件中获取数据。
对于函数的返回值来说：
１、如果返回值等于函数中参数count的值的话，说明请求的字节已经被传送
2、如果是一个正值，但是小于count的值的话，说明只传送了部分的数据
3、如果是0的话说明已经到了文件的结尾，没有读出相应的数据
4、返回一个负值表示的意思是出现错误，根据<Linux/error.h>可以判断出是出现了那种类型的错误。
write()函数
这个函数和read函数类似，只不过这个和read函数的作用刚好相反，函数的作用是向打开的设备或者文件中写入数据。
函数原型：
#include <unistd.h>   
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);  

（在LDD书中的对函数原型的描述如下：ssize_t scull_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *f_pos)）

和read函数类似，对于write函数

1、如果返回的值等于count的话说明要求的字节已经被传送

2、是一个正值但是小于count,说明传送了部分的数据

3、如果是0，说明什么数据都没有传送

4、如果是一个负值的话，说明传送错误，详情可以参见<Linux/error.h>

下面开始学习ioctl

大部分的驱动的除了读写设备的能力外，还需要有各种控制硬件的能力，例如锁上它的设备，弹出他的介质，报告错误信息，改变比特率，或者自我销毁，这些操作通常通过ioctl来操作

总体来说ioctl的作用如下：

类似于read()和write()函数，，可以执行写入或者读取的操作

用于控制硬件的或者获取状态信息

应用程序命令不同，设备驱动程序中对变量的解释也不同。

ioctl在用户空间和内核空间中有着不同的原型：

在用户空间中，ioctl系统调用有下面的原型：

 ret=int ioctl(int handle, int cmd,[int *argdx, int argcx]);其中最后一个参数是可选的，它依赖于第二个参数，一些命令中不用参数，一些命令中用到一个参数，一些命令中用得到数组。

在内核空间中，即在驱动中函数原型：

int (*ioctl) (struct inode *inode, struct file *filp, unsigned int cmd,unsigned long arg);

{

return tet

}

和上面不同的是：这个函数中inode和flip指针对应应用程序中传递的文件描述符fd,cmd的值是从用户的那里不变的传递下来的，可选的参数argdx以一个unsigned long的形式传递下来,不管他是一个数据还是一个指针，如果没有这个参数传递过来的的话，那么驱动接收到的这个数据是没有定义的

关于这个设备控制中使用ioctl的详细的信息，如下图所示：

这个图很关键，对深入理解这个驱动过程有着很重要的帮助。通过上面的图来看，为了是实现程序，使用ioctl函数的时候必须使用共同的头文件，而该头文件上定义了想ioctll传送的命令以及互换处理命令的辅助信息的结构体，驱动程序上的ioctl()函数调用fileoperation结构体上面的定义的ioctl函数，此时应用程序上的ioctl直接传送到该变量上面，首先检查一下传送的cmd命令的有效性，为了确认传送的命令是否有效，需要使用_IOC_NR和——IOC_TYPE函数来宏函数来判断，当cmd不符合的时候，返回错误的信息。

选择iO命令：

在位ioctl编写代码之前，需要选择对应命令的数字，我们本能应该是从0或者是1开始，但是为了保证这个数字在系统中是唯一的，为了阻止向错误的设备发送正确的命令而引起的错误，应该对这个cmd数字做一些特别的设置。

（未完待续，今天先就写到这里吧，看了一天的驱动方面的东西，去看点应用方面的东西了）