linux 高级字符设备驱动 ioctl操作介绍 例程分析实现【转】
转自：http://my.oschina.net/u/274829/blog/285014
1，ioctl介绍
ioctl控制设备读写数据以及关闭等。
用户空间函数原型：int ioctl(int fd,unsinged long cmd,...)
fd-文件描述符
cmd-对设备的发出的控制命令
...表示这是一个可选的参数，存在与否依赖于cmd，如cmd为修改波特率，那么....就表示波特率的值。如果cmd表示关闭，则不需要参数
内核函数原型
file_operations结构体里面long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
ioctl命令段分为：类型，序号，传递方向，参数大小
Type 类型：表明哪个设备的命令，在参考了ioctl-number.txt之后选出，8位宽
Number 序号：表明设备命令中的第几个，8位宽
Direction 传送方向：可能的值是
_IOC_NONE(没数据传输)
_IOC_READ(从设备读)
_IOC_WRITE
Size 用户参数大小:（13/14位宽，视处理器而定）
内核提供了一些宏来帮助定义命令：
_IO(type, nr ) type为命令类型 如int， nr为序号
没有参数的命令
_IOR(type, nr, datatype)
从驱动中读数据，datatype 读的数据参数的类型
_IOW(type, nr, datatype)
写数据到驱动
_IOWR(type,nr, datatype)
读写数据
定义命令例子 #define MEM_IOC_MAGIC 'm' //定义幻数，因为命令类型type是8位的所以找个字符代替
#define MEM_IOCSET
_IOW(MEM_IOC_MAGIC,0,int) //命令 去写 一个 int型的数据
#define MEM_IOCGQSET
_IOR(MEM_IOC_MAGIC, 1, int)
2，ioctl命令使用时注意事项
用户使用int ioctl(int fd,unsinged long cmd,...)时，...就是要传递的参数
再通过long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long arg);中的arg传递,如果arg是一个整形，可以直接使用，如果是指针，我们必须确保这个用户地址是有效的，因此，使用之前需要进行正解的检查。
内部有检查的，不需要检测的：
Copy_from_user
Copy_to_user
Get_user
Put_user
需要检测的：
__get_user
__put_user
使用int access_ok(int type, const void *addr, unsigned long size)检测
Type 是VERIFY_READ 或者VERIFY_WRITE用来表明是读用户内存还是写用户内存。
Addr参数是要操作的用户内存地址，size是操作的长度。如果ioctl需要从用户空间读一个整数，那么size参数就等于sizeof(int)
内核读，写入用户空间，所以用户空间使用VERIFY_WRITE写验证用户内存是否可用。
Access_ok返回一个布尔值：1，是成功（存取没问题），失败，ioctr返回-EFAULT
3，ioctl实现例程
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#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 <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 mem_dev *mem_devp; /*设备结构体指针*/struct cdev cdev; /*文件打开函数*/int mem_open(struct inode *inode, struct file *filp){ struct mem_dev *dev; /*获取次设备号*/ int num = MINOR(inode->i_rdev); if (num >= MEMDEV_NR_DEVS) return -ENODEV; dev = &mem_devp[num]; /*将设备描述结构指针赋值给文件私有数据指针*/ filp->private_data = dev; return 0; }/*文件释放函数*/int mem_release(struct inode *inode, struct file *filp){ return 0;}/*IO操作*/int memdev_ioctl(struct inode *inode, struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg){ int err = 0; int ret = 0; int ioarg = 0; /* 检测命令的有效性 */ if (_IOC_TYPE(cmd) != MEMDEV_IOC_MAGIC) return -EINVAL; if (_IOC_NR(cmd) > MEMDEV_IOC_MAXNR) return -EINVAL; /* 根据命令类型，检测参数空间是否可以访问 */ if (_IOC_DIR(cmd) & _IOC_READ) err = !access_ok(VERIFY_WRITE, (void *)arg, _IOC_SIZE(cmd)); else if (_IOC_DIR(cmd) & _IOC_WRITE) err = !access_ok(VERIFY_READ, (void *)arg, _IOC_SIZE(cmd)); if (err) return -EFAULT; /* 根据命令，执行相应的操作 */ switch(cmd) { /* 打印当前设备信息 */ case MEMDEV_IOCPRINT: printk("<--- CMD MEMDEV_IOCPRINT Done--->\n\n"); break; /* 获取参数 */ case MEMDEV_IOCGETDATA: ioarg = 1101; ret = __put_user(ioarg, (int *)arg); break; /* 设置参数 */ case MEMDEV_IOCSETDATA: ret = __get_user(ioarg, (int *)arg); printk("<--- In Kernel MEMDEV_IOCSETDATA ioarg = %d --->\n\n",ioarg); break; default: return -EINVAL; } return ret;}/*文件操作结构体*/static const struct file_operations mem_fops ={ .owner = THIS_MODULE, .open = mem_open, .release = mem_release, .ioctl = memdev_ioctl,};/*设备驱动模块加载函数*/static int memdev_init(void){ int result; int i; dev_t devno = MKDEV(mem_major, 0); /* 静态申请设备号*/ if (mem_major) result = register_chrdev_region(devno, 2, "memdev"); else /* 动态分配设备号 */ { result = alloc_chrdev_region(&devno, 0, 2, "memdev"); mem_major = MAJOR(devno); } if (result < 0) return result; /*初始化cdev结构*/ cdev_init(&cdev, &mem_fops); cdev.owner = THIS_MODULE; cdev.ops = &mem_fops; /* 注册字符设备 */ cdev_add(&cdev, MKDEV(mem_major, 0), MEMDEV_NR_DEVS); /* 为设备描述结构分配内存*/ mem_devp = kmalloc(MEMDEV_NR_DEVS * sizeof(struct mem_dev), GFP_KERNEL); if (!mem_devp) /*申请失败*/ { result = - ENOMEM; goto fail_malloc; } memset(mem_devp, 0, sizeof(struct mem_dev)); /*为设备分配内存*/ for (i=0; i < MEMDEV_NR_DEVS; i++) { mem_devp[i].size = MEMDEV_SIZE; mem_devp[i].data = kmalloc(MEMDEV_SIZE, GFP_KERNEL); memset(mem_devp[i].data, 0, MEMDEV_SIZE); } return 0; fail_malloc: unregister_chrdev_region(devno, 1); return result;}/*模块卸载函数*/static void memdev_exit(void){ cdev_del(&cdev); /*注销设备*/ kfree(mem_devp); /*释放设备结构体内存*/ unregister_chrdev_region(MKDEV(mem_major, 0), 2); /*释放设备号*/}MODULE_AUTHOR("David Xie");MODULE_LICENSE("GPL");module_init(memdev_init);module_exit(memdev_exit); |
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#ifndef _MEMDEV_H_#define _MEMDEV_H_#include <linux/ioctl.h>#ifndef MEMDEV_MAJOR#define MEMDEV_MAJOR 190 /*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#endif/*mem设备描述结构体*/struct mem_dev { char *data; unsigned long size; };/* 定义幻数 */#define MEMDEV_IOC_MAGIC 'k'/* 定义命令 */#define MEMDEV_IOCPRINT _IO(MEMDEV_IOC_MAGIC, 1)#define MEMDEV_IOCGETDATA _IOR(MEMDEV_IOC_MAGIC, 2, int)#define MEMDEV_IOCSETDATA _IOW(MEMDEV_IOC_MAGIC, 3, int)#define MEMDEV_IOC_MAXNR 3#endif /* _MEMDEV_H_ */ |
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ifneq ($(KERNELRELEASE),)obj-m := memdev.oelse KDIR := /forlinux/linux-3.0.1all: make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-clean: rm -f *.ko *.o *.mod.o *.mod.c *.symvers modul*endif |
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#include <stdio.h>#include<sys/types.h>#include<sys/stat.h>#include<fcntl.h>#include "memdev.h" /* 包含命令定义 */int main(){ int fd = 0; int cmd; int arg = 0; char Buf[4096]; /*打开设备文件*/ fd = open("/dev/memdev0",O_RDWR); if (fd < 0) { printf("Open Dev Mem0 Error!\n"); return -1; } /* 调用命令MEMDEV_IOCPRINT */ printf("<--- Call MEMDEV_IOCPRINT --->\n"); cmd = MEMDEV_IOCPRINT; if (ioctl(fd, cmd, &arg) < 0) { printf("Call cmd MEMDEV_IOCPRINT fail\n"); return -1; } /* 调用命令MEMDEV_IOCSETDATA */ printf("<--- Call MEMDEV_IOCSETDATA --->\n"); cmd = MEMDEV_IOCSETDATA; arg = 2007; if (ioctl(fd, cmd, &arg) < 0) { printf("Call cmd MEMDEV_IOCSETDATA fail\n"); return -1; } /* 调用命令MEMDEV_IOCGETDATA */ printf("<--- Call MEMDEV_IOCGETDATA --->\n"); cmd = MEMDEV_IOCGETDATA; if (ioctl(fd, cmd, &arg) < 0) { printf("Call cmd MEMDEV_IOCGETDATA fail\n"); return -1; } printf("<--- In User Space MEMDEV_IOCGETDATA Get Data is %d --->\n\n",arg); close(fd); return 0; }
1，ioctl介绍ioctl控制设备读写数据以及关闭等。 用户空间函数原型：int ioctl(int fd,unsinged long cmd,...)
内核函数原型 file_operations结构体里面long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long); ioctl命令段分为：类型，序号，传递方向，参数大小
_IOC_NONE(没数据传输) _IOC_READ(从设备读) _IOC_WRITE
内核提供了一些宏来帮助定义命令：
从驱动中读数据，datatype 读的数据参数的类型
写数据到驱动
读写数据 定义命令例子 #define MEM_IOC_MAGIC 'm' //定义幻数，因为命令类型type是8位的所以找个字符代替 #define MEM_IOCSET _IOW(MEM_IOC_MAGIC,0,int) //命令 去写 一个 int型的数据 #define MEM_IOCGQSET _IOR(MEM_IOC_MAGIC, 1, int) 2，ioctl命令使用时注意事项 用户使用int ioctl(int fd,unsinged long cmd,...)时，...就是要传递的参数 再通过long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long arg);中的arg传递,如果arg是一个整形，可以直接使用，如果是指针，我们必须确保这个用户地址是有效的，因此，使用之前需要进行正解的检查。 内部有检查的，不需要检测的： Copy_from_user Copy_to_user Get_user Put_user 需要检测的： __get_user __put_user 使用int access_ok(int type, const void *addr, unsigned long size)检测 Type 是VERIFY_READ 或者VERIFY_WRITE用来表明是读用户内存还是写用户内存。 Addr参数是要操作的用户内存地址，size是操作的长度。如果ioctl需要从用户空间读一个整数，那么size参数就等于sizeof(int)
内核读，写入用户空间，所以用户空间使用VERIFY_WRITE写验证用户内存是否可用。 Access_ok返回一个布尔值：1，是成功（存取没问题），失败，ioctr返回-EFAULT 3，ioctl实现例程
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