字符驱动之：控制

来源：互联网发布：linux echo 串口编辑：程序博客网时间：2024/06/11 09:16

1. 命令的格式：

命令的本质是一个32位的无符号数，其实，命令可以是任意的32位数，但是考虑到不同的设备如果支持相同的命令，如果发错了，也会执行的尴尬， linux提供了统一的命令格式。

| 设备类型 | 序列号 | 方向 | 数据尺寸 |

|---------- |-------- |------ | -------- |

| 8 bit | 8 bit | 2 bit | 8~14 bit |

设备类型：是哪个设备的命令

序列号：是设备的哪一条命令

方向：命令的参数的数据方向(从应用程序的角度说)

读写(_IOC_READ|_IOC_WRITE)
不读不写/无数据传输(_IOC_NONE)
只读(_IOC_READ)、只写(_IOC_WRITE)

数据尺寸：命令的参数的大小

2. 命令的构造：

构造命令用到一个宏：

_IO：

库：

include/asm/ioctl.h

在linux源码中：

/* 构造无参数的命令编号 */

#define _IO(type, nr) _IOC(_IOC_NONE,(type),(nr),0)

/* 构造从驱动程序中读取数据的命令编号 */

#define _IOR(type, nr, size) _IOC(_IOC_READ,(type),(nr),sizeof(size))

/* 用于向驱动程序写入数据命令 */

#define _IOW(type, nr, size) _IOC(_IOC_WRITE,(type),(nr),sizeof(size))

/* 用于双向传输 */

#define _IOWR(type, nr, size) _IOC(_IOC_READ|_IOC_WRITE,(type),(nr),sizeof(size)

参数：

type，魔术，范围是 0~255(0xff) 。通常，用英文字符 "A" ~ "Z" 或者 "a" ~ "z" 来表示。设备驱动程序从传递进来的命令获取魔数，然后与自身处理的魔数想比较，如果相同则处理，不同则不处理。魔数是拒绝误使用的初步辅助状态。不同的设备驱动程序最好设置不同的魔数，但并不是要求绝对，也是可以使用其他设备驱动程序已用过的魔数。

nr，基数

基数用于区别各种命令。通常，从 0开始递增，相同设备驱动程序上可以重复使用该值。例如，读取和写入命令中使用了相同的基数，设备驱动程序也能分辨出来，原因在于设备驱动程序区分命令时使用 switch ，且直接使用命令变量 cmd值。

size，数据长度

3. 避开linux系统中的预定义命令：

#define FIONCLEX 0x5450

#define FIOCLEX 0x5451

#define FIOQSIZE 0x5460

#define FIONBIO 0x5421

之所以避开预定义命令是因为，如果某设备驱动中包含了与预定义命令一样的命令码，这些命令将被当作预定义命令而不是被设备驱动处理。

这些预定义命令的含义，这里不介绍。

4. 驱动中的实现：

思路：主要是实现 struct file_operations 结构体里边的 unlocked_ioctl 方法

要实现的方法中有3个参数，举例如下：

static long led_ioctl (struct file *filep, unsigned int cmd, unsigned long argv)

{

switch(cmd)

{

case HELLO_ONE:

printk("HELLO_ONE\n");

break;

case HELLO_TWO:

printk("HELLO_TWO\n");

break;

default:

return -EINVAL;

}

return 0;

}

struct file_operations led_fops ={
.unlocked_ioctl =led_ioctl,
};

对应的用户空间(/测试程序)：

ioctl(fd, HELLO_ONE)

其中的fd是打开的文件的操作符， HELLO_ONE 是命令码

5. 代码：

ioctrl.c

#include <linux/kernel.h>#include <linux/module.h>#include <linux/fs.h>#include <linux/cdev.h>#include "test.h"#include <linux/device.h>MODULE_LICENSE("GPL");#define LED_MA 250#define LED_MI 0struct cdev cdev;struct class *my_class;dev_t devno = MKDEV(LED_MA,LED_MI);static  int led_open (struct inode * inodep, struct file *filep){    printk("led_open\n");    return 0;}static int led_release (struct inode *inodep, struct file *filep){    printk("led_release\n");    return 0;}static long led_ioctl (struct file *filep, unsigned int cmd, unsigned long argv){    switch(cmd)    {    case HELLO_ONE:        printk("HELLO_ONE\n");        break;    case HELLO_TWO:        printk("HELLO_TWO\n");        break;    default:        return -EINVAL;    }    return 0;}struct file_operations led_fops ={    .owner=THIS_MODULE,    .open = led_open,    .release =led_release,    .unlocked_ioctl =led_ioctl,};static int char_dev_create (void){    my_class = class_create(THIS_MODULE,"ioctrl_class");    if(IS_ERR(my_class))     {        printk("Err: failed in creating class.\n");        return -1;     }    device_create(my_class,NULL,devno,NULL,"ioctrl");    return 0;}static int led_init(void){    unsigned int ret = 0;    printk("led_init start \n");    ret = register_chrdev_region(devno,1,"fs4412_led_device");    if(ret<0)    {        printk("register_chrdev_region error\n");        return ret;    }    char_dev_create();    cdev.owner = THIS_MODULE;    cdev_init(&cdev,&led_fops);    ret = cdev_add(&cdev,devno,1);    if(ret<0)    {        printk("cdev_add error\n");        goto err1;    }    return 0;err1:    unregister_chrdev_region(devno,1);    device_destroy(my_class, devno);         //delete device node under /dev//必须先删除设备，再删除class类    class_destroy(my_class);                 //delete class created by us    return ret;}static void led_exit(void){    cdev_del(&cdev);    device_destroy(my_class, devno);         //delete device node under /dev//必须先删除设备，再删除class类    class_destroy(my_class);                 //delete class created by us    unregister_chrdev_region(devno,1);    printk("led_exit end \n");    return ;}module_init(led_init);module_exit(led_exit);

Makefile

ifeq ($(KERNELRELEASE),)KERNELDIR ?= /lib/modules/$(shell uname -r)/build #KERNELDIR ?= ~/wor_lip/linux-3.4.112PWD := $(shell pwd)modules:    $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modulesmodules_install:    $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules_installclean:    rm -rf *.o *~ core .depend .*.cmd *.ko *.mod.c .tmp_versions modules* Module*.PHONY: modules modules_install cleanelse    obj-m := ioctrl.oendif

test.h

#ifndef  __TEST_H__#define  __TEST_H__#define HELLO_MAGIC 'k'#define HELLO_ONE _IO (HELLO_MAGIC, 1)#define HELLO_TWO _IO (HELLO_MAGIC, 2)#endif

test.c

#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <sys/ioctl.h>#include <unistd.h>#include <fcntl.h>#include <stdlib.h>#include "test.h"int main (void) {    int fd;    fd = open ("/dev/ioctrl",O_RDWR);    if (fd < 0) {        perror ("fd open failed");        exit(-1);    }    if (ioctl (fd, HELLO_ONE) < 0)    {        perror("fail to ioctl 1");    }    puts("ioctl HELLO_ONE is done") ;    getchar();    if (ioctl (fd, HELLO_TWO) < 0)    {        perror("fail to ioctl 2");    }    puts("ioctl HELLO_TWO is done") ;    getchar();    close (fd);    return 0;}

测试：

> sudo ./a.out

ioctl HELLO_ONE is done

ioctl HELLO_TWO is done

> sudo rmmod ioctrl

> dmesg

[24811.453631] led_init start

[24857.563362] led_open

[24857.563370] HELLO_ONE

[24860.293633] HELLO_TWO

[24862.970848] led_release

[24902.467995] led_exit end

0 0