大部分驅(qū)動(dòng)除了需要具備讀寫設(shè)備的能力之外，還需要具備對(duì)硬件控制的能力。

　一、在用戶空間，使用ioctl系統(tǒng)調(diào)用來控制設(shè)備，原型如下：

int ioctl(int fd,unsigned long cmd,...); /* fd:文件描述符 cmd:控制命令 ...:可選參數(shù):插入*argp，具體內(nèi)容依賴于cmd */

　　用戶程序所作的只是通過命令碼告訴驅(qū)動(dòng)程序它想做什么，至于怎么解釋這些命令和怎么實(shí)現(xiàn)這些命令，這都是驅(qū)動(dòng)程序要做的事情。

二、驅(qū)動(dòng)ioctl方法：

int (*ioctl) (struct inode *inode,struct file *filp,unsigned int cmd,unsigned long arg); /* inode與filp兩個(gè)指針對(duì)應(yīng)于應(yīng)用程序傳遞的文件描述符fd，這和傳遞open方法的參數(shù)一樣。 cmd 由用戶空間直接不經(jīng)修改的傳遞給驅(qū)動(dòng)程序 arg 可選。 */

　　在驅(qū)動(dòng)程序中實(shí)現(xiàn)的ioctl函數(shù)體內(nèi)，實(shí)際上是有一個(gè)switch {case}結(jié)構(gòu)，每一個(gè)case對(duì)應(yīng)一個(gè)命令碼，做出一些相應(yīng)的操作。怎么實(shí)現(xiàn)這些操作，這是每一個(gè)程序員自己的事情，因?yàn)樵O(shè)備都是特定的。關(guān)鍵在于怎么樣組織命令碼，因?yàn)樵趇octl中命令碼是唯一聯(lián)系用戶程序命令和驅(qū)動(dòng)程序支持的途徑。

　　在Linux核心中是這樣定義一個(gè)命令碼的：
____________________________________

| 設(shè)備類型 ?| 序列號(hào) | ?方向 | 數(shù)據(jù)尺寸 |

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

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

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

　　這樣一來，一個(gè)命令就變成了一個(gè)整數(shù)形式的命令碼。但是命令碼非常的不直觀，所以Linux Kernel中提供了一些宏，這些宏可根據(jù)便于理解的字符串生成命令碼，或者是從命令碼得到一些用戶可以理解的字符串以標(biāo)明這個(gè)命令對(duì)應(yīng)的設(shè)備類型、設(shè)備序列號(hào)、數(shù)據(jù)傳送方向和數(shù)據(jù)傳輸尺寸。

1、定義命令：
　　內(nèi)核提供了一些宏來幫助定義命令：

//nr為序號(hào)，datatype為數(shù)據(jù)類型,如int _IO(type, nr ) //沒有參數(shù)的命令 _IOR(type, nr, datatype) //從驅(qū)動(dòng)中讀數(shù)據(jù) _IOW(type, nr, datatype) //寫數(shù)據(jù)到驅(qū)動(dòng) _IOWR(type,nr, datatype) //雙向傳送

　　定義命令例子:

#define MEM_IOC_MAGIC 'm' //定義類型 #define MEM_IOCSET _IOW(MEM_IOC_MAGIC,0,int) #define MEM_IOCGQSET _IOR(MEM_IOC_MAGIC, 1, int)

?

2、實(shí)現(xiàn)命令：
　　定義好了命令，下一步就是要實(shí)現(xiàn)ioctl函數(shù)了，ioctl的實(shí)現(xiàn)包括三個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)：
1）返回值；
　　ioctl函數(shù)的實(shí)現(xiàn)是根據(jù)命令執(zhí)行的一個(gè)switch語句，但是，當(dāng)命令不能匹配任何一個(gè)設(shè)備所支持的命令時(shí)，通常返回-EINVAL(非法參數(shù))；
2）參數(shù)使用；
　　用戶使用　　int ioctl(int fd,unsinged long cmd,...)　　時(shí)，...就是要傳遞的參數(shù)；
　　再通過　　int (*ioctl)(struct inode *inode, struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg)　　中的arg傳遞；
　　如果arg是一個(gè)整數(shù)，可以直接使用；
　　如果是指針，我們必須確保這個(gè)用戶地址是有效的，因此，使用之前需要進(jìn)行正確檢查。
　　內(nèi)部有檢查的，不需要檢測的：

copy_from_user copy_to_user get_user put_user

　　需要檢測的：

__get_user __put_user

　檢測函數(shù)access_ok（）:

static inline int access_ok(int type, const void *addr, unsigned long size) /* type :是VERIFY_READ 或者VERIFY_WRITE用來表明是讀用戶內(nèi)存還是寫用戶內(nèi)存; addr:是要操作的用戶內(nèi)存地址; size:是操作的長度。如果ioctl需要從用戶空間讀一個(gè)整數(shù)，那么size參數(shù)就等于sizeof(int)；返回值：Access_ok返回一個(gè)布爾值：1，是成功（存取沒問題）；0，是失敗，ioctl返回-EFAULT；*/

3）命令操作；

switch(cmd) {case:... ... }

?

三、ioctl實(shí)例分析：

（1）memdev.h：

View Code /*mem設(shè)備描述結(jié)構(gòu)體*/ struct mem_dev { char *data; unsigned long size; };/* 定義幻數(shù) */ #define MEMDEV_IOC_MAGIC 'k'/* 定義命令 */ #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_ */

（2）memdev.c：（驅(qū)動(dòng)程序）

View Code static int mem_major = MEMDEV_MAJOR;module_param(mem_major, int, S_IRUGO);struct mem_dev *mem_devp; /*設(shè)備結(jié)構(gòu)體指針*/struct cdev cdev; /*文件打開函數(shù)*/ int mem_open(struct inode *inode, struct file *filp) {struct mem_dev *dev;/*獲取次設(shè)備號(hào)*/int num = MINOR(inode->i_rdev);if (num >= MEMDEV_NR_DEVS) return -ENODEV;dev = &mem_devp[num];/*將設(shè)備描述結(jié)構(gòu)指針賦值給文件私有數(shù)據(jù)指針*/filp->private_data = dev;return 0; }/*文件釋放函數(shù)*/ 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;/* 檢測命令的有效性 */if (_IOC_TYPE(cmd) != MEMDEV_IOC_MAGIC) return -EINVAL;if (_IOC_NR(cmd) > MEMDEV_IOC_MAXNR) return -EINVAL;/* 根據(jù)命令類型，檢測參數(shù)空間是否可以訪問 */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;/* 根據(jù)命令，執(zhí)行相應(yīng)的操作 */switch(cmd) {/* 打印當(dāng)前設(shè)備信息 */case MEMDEV_IOCPRINT:printk("<--- CMD MEMDEV_IOCPRINT Done--->\n\n");break;/* 獲取參數(shù) */case MEMDEV_IOCGETDATA: ioarg = 1101;ret = __put_user(ioarg, (int *)arg);break;/* 設(shè)置參數(shù) */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;}/*文件操作結(jié)構(gòu)體*/ static const struct file_operations mem_fops = {.owner = THIS_MODULE,.open = mem_open,.release = mem_release,.ioctl = memdev_ioctl, };/*設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊加載函數(shù)*/ static int memdev_init(void) {int result;int i;dev_t devno = MKDEV(mem_major, 0);/* 靜態(tài)申請(qǐng)?jiān)O(shè)備號(hào)*/if (mem_major)result = register_chrdev_region(devno, 2, "memdev");else /* 動(dòng)態(tài)分配設(shè)備號(hào) */{result = alloc_chrdev_region(&devno, 0, 2, "memdev");mem_major = MAJOR(devno);} if (result < 0)return result;/*初始化cdev結(jié)構(gòu)*/cdev_init(&cdev, &mem_fops);cdev.owner = THIS_MODULE;cdev.ops = &mem_fops;/* 注冊(cè)字符設(shè)備 */cdev_add(&cdev, MKDEV(mem_major, 0), MEMDEV_NR_DEVS);/* 為設(shè)備描述結(jié)構(gòu)分配內(nèi)存*/mem_devp = kmalloc(MEMDEV_NR_DEVS * sizeof(struct mem_dev), GFP_KERNEL);if (!mem_devp) /*申請(qǐng)失敗*/{result = - ENOMEM;goto fail_malloc;}memset(mem_devp, 0, sizeof(struct mem_dev));/*為設(shè)備分配內(nèi)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; }/*模塊卸載函數(shù)*/ static void memdev_exit(void) {cdev_del(&cdev); /*注銷設(shè)備*/kfree(mem_devp); /*釋放設(shè)備結(jié)構(gòu)體內(nèi)存*/unregister_chrdev_region(MKDEV(mem_major, 0), 2); /*釋放設(shè)備號(hào)*/ }MODULE_AUTHOR("David Xie"); MODULE_LICENSE("GPL");module_init(memdev_init); module_exit(memdev_exit);

(3)app-ioctl.c（應(yīng)用程序）

#include <stdio.h> #include<sys/types.h> #include<sys/stat.h> #include<fcntl.h>#include "memdev.h" /* 包含命令定義 */int main() {int fd = 0;int cmd;int arg = 0;char Buf[4096];/*打開設(shè)備文件*/fd = open("/dev/memdev0",O_RDWR);if (fd < 0){printf("Open Dev Mem0 Error!\n");return -1;}/* 調(diào)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;}/* 調(diào)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;}/* 調(diào)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; }

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的linux驱动之ioctl的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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