基于tiny4412开发板led灯字符设备ioctl驱动写法
ioctl接口作用
write：向设备写入数据，单独这个接口并不能满足现实设备控制的全部需求。例如一个LCD控制器：主要作用是驱动lcd屏，要显示就是通过write接口把显示数据发给lcd控制器指定的显存。而参数设置类参数通过write接口设置就可能回和普通的显示数据弄混了。为了解决这个问题，内核提供一个接口ioctl对设备进行控制（参数设置，参数查询等功能）。ioctl主要实现不太好实现的功能。
ioctl系统调用接口
#include 功能：
给系统通过命令形式，控制硬件设备，相当于linux系统给我们提供了系统扩展功能的一个接口，read`` write等固定用法，而ioctl可由用户自定义命令来执行不同代码。
参数：
d：文件描述符
request：命令(可以是系统命令，也可以是自定义的)
···:表示变参，相当于printf参数一样，可以有，可以没有。是否需要和request命令有关
示例说明可变参的用法：
1）0x10表示开全部灯，
2）0x20表示第N个灯，
3）0x30表示关第N个灯，
4）0x40表示关全部灯。
关闭、开启第几个灯N可以由可变参传入来决定
返回值：
>=0：成功，>0具体什么含义由驱动程序决定
-1:执行失败
ioctl接口驱动模板
文件操作结构体中的定义如下;
long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
所以函数原型应该是：
long xxx_unlocked_ioctl (struct file *pfile, unsigned int cmd, unsigned long args);
功能：
对应于系统调用API的ioctl函数int ioctl(int d, int request, ...);
参数对应关系：
pfile：文件结构指针，间接对应与用户空间ioctl函数的fd参数
cmd：直接对应于request
args：对应于可选参数···
返回值：
>=0：成功，>0具体什么含义由驱动程序决定
<1:执行失败 返回失败错误码，不一定是-1，但是只要是错误码,在上层一定是-1，这里的错误码提供给内核，比如内存不足，返回-EFAULT,所返回的错误码会被储存在系统全局变量errno中。
EFAULT:args 非法
EINVAL：参数无效
接口测试实验
写一个驱动代码实现unlocked_ioctl接口
设计思路：由于控制程序ioctl函数中request参数对应驱动程序cmd参数，而应用程序通过传递不同的值来告诉驱动程序做不同的事情，所以，驱动中unlocked_ioctl接口代码函数内部一定是要判断cmd值执行不同的代码段，所以就是一个if语句或者是一个switch语句。完成对cmd的判断。
标准ioctl接口命令的合成
ioctl命令规则
1.系统自定义命令：执行优先级高于用户自定义命令
2.用户自定义命令
ioctl命令执行：不直接就执行驱动中的unlocked_ioctl接口，而是先根据cmd情况是否属于预定义命令，如果是则去执行，完成后返回，返回后可能执行用户自定义的命令，也可能直接返回，不执行用户命令。
避免命令冲突：内核为解决这个问题，定义了一个规则，命令是特定格式组成的，
内核说明文档：
ioctl-decoding.txt \linux-3.5\Documentation\ioctl
ioctl-number.txt \linux-3.5\Documentation\ioctl
编码格式：
| 位段 | 含义 |
|---|---|
| 31-30 | 命令传输方向 |
| 00 | no parameters: uses _IO macro 没有参数：使用宏_IO |
| 10 | read: _IOR 从内核读取读取：使用宏_IOR |
| 01 | write: _IOW 向内核写入：使用宏_IOW |
| 11 | read/write: _IOWR 读/写：使用宏_IOWR |
| 29-16 | size of arguments 用户和驱动之间有数据传输时有效表示数据大小 |
| 15-8 | ascii character supposedly unique to each driver 给每一个驱动分配一个字符区分 |
| 7-0 | function #同一个驱动中所有cmd命令编号0~255，一般值都是连续的 |
内核合成宏：
路径： ioctl.h \linux-3.5\include\asm-generic
| 合成宏 | 含义 |
|---|---|
| _IO(type,nr) | 定义没有数据传递的命令 |
| _IOR(type,nr,size) | 定义从驱动中读取的命令 |
| _IOW(type,nr,size) | 定义向驱动中写入的命令 |
| _IOWR(type,nr,size) | 定义双向数据传输的命令 |
参数：
type：表示命令组成的魔数，也就是8~15位
nr：表示命令的编号，也就是0~7位
size:b表示命令组成参数传递的大小，但是这里传递的不是数字，而是数据类型
| 分解宏 | 含义 |
|---|---|
| _IOC_DIR(nr) | 分解命令的方向 |
| _IOC_TYPE(nr) | 分解命令的魔数 |
| _IOC_NR(nr) | 分解命令的编号 |
| _IOC_SIZE(nr) | 分解命令的大小 |
参数：
nr：命令
利用ioctl向驱动写数据
//例如用户空间有
unsigned char buf[100];
ioctl(fd,cmd,(unsigned long)buf);long unlocked_ioctl(struct file *pfil, unsigned int cmd, unsigned long args)
{
//这里args就是把用户空间传下来的buf的地址转换成数字
//这里再把数字还原成指针
copy_from_user(kbuf,(void*)args,4);
//固定写4个字节，这样写不太规范实际应该从命令中获取数据数目
}利用ioctl从驱动读取数据
long unlocked_ioctl(struct file *pfil, unsigned int cmd, unsigned long args)
{
//这里args就是把用户空间传下来的buf的地址转换成数字
//这里再把数字还原成指针
copy_to_user(kbuf,(void*)args,4);
}
交互数据 先读取用户空间 再传给用户空间
long unlocked_ioctl(struct file *pfil, unsigned int cmd, unsigned long args)
{
//这里args就是把用户空间传下来的buf的地址转换成数字
//这里再把数字还原成指针
copy_from_user(kbuf,(void*)args,4);
//固定写4个字节，这样写不太规范实际应该从命令中获取数据数目
······
copy_to_user(kbuf,(void*)args,4);
//固定写4个字节，这样写不太规范实际应该从命令中获取数据数目
}驱动接口函数接口函数示例
long leddriver_ioctl (struct file *pfile, unsigned int cmd, unsigned long args)
{
unsigned char LEN_NUM=4;
int ret=0;
int nr=0;
switch(cmd)
{
case LED_ALL_ON:
GPM4DAT &= ~(0xf<<0);
break;
case LED_ALL_OFF:
GPM4DAT |= (0XF<<0);
break;
case LED_ON_N:
case LED_OFF_N:
ret=copy_from_user(&nr,(void *)args,_IOC_SIZE(cmd));
//数据拷贝失败 返回错误码
if(ret)
{
return -EFAULT;
}
//如果灯的标号大于等于4 返回错误码
if(nr>= LED_NUM)
{
return -EINVAL;
}
if(cmd == LED_ON_N)
{
GPM4DAT &= ~(1<else{
GPM4DAT |= (1<break;
default:
return -EINVAL;
break;
}
} 完整代码
#include //增加自动创建设备头文件
#includeif(GPM4DAT &(1<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;iif(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;
}
long leddriver_ioctl (struct file *pfile, unsigned int cmd, unsigned long args)
{
unsigned char LEN_NUM=4;
int ret=0;
int nr=0;
switch(cmd)
{
case LED_ALL_ON:
GPM4DAT &= ~(0xf<<0);
break;
case LED_ALL_OFF:
GPM4DAT |= (0XF<<0);
break;
case LED_ON_N:
case LED_OFF_N:
ret=copy_from_user(&nr,(void *)args,_IOC_SIZE(cmd));
//数据拷贝失败 返回错误码
if(ret)
{
return -EFAULT;
}
//如果灯的标号大于等于4 返回错误码
if(nr>= LED_NUM)
{
return -EINVAL;
}
if(cmd == LED_ON_N)
{
GPM4DAT &= ~(1<else{
GPM4DAT |= (1<break;
default:
return -EINVAL;
break;
}
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,
unlocked_ioctl=leddriver_ioctl,
};
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 公共头文件
#ifndef _IOCMD_H_
#define _IOCMD_H_
#define LED_ALL_ON _IO('L',0)
#define LED_ALL_OFF _IO('L',1)
#define LED_ON_N _IOW('L',2,int)
#define LED_OFF_N _IOW('L',3,int)
#endif //_IOCMD_H_Makefile
KERN_DIR = /zhangchao/linux3.5/linux-3.5
all:
make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules
cp:
cp ./* /zhangchao/rootfs/zhangchao
clean:
make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean
rm -rf modules.order
obj-m += led.o