（七）linux函数接口的使用
生活随笔
收集整理的這篇文章主要介紹了
（七）linux函数接口的使用
小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.
前面我們講解了字符設備的驅動模型，有了前面的基礎后，今天學習函數接口就比較容易了
目錄
- （一）open函數接口
- （二）read函數接口
- （三）lseek函數接口
- （四）用戶空間和用戶空間交換數據
- （五）通過設備節點提取設備號
- （六）映射ioremap
- （七）實例：LED驅動編程
思考一個問題：當我們應用層調用open、read、write、close的時候，內核層是如何實現的呢？
前面學習字符設備驅動模型中有一個file_operation結構體，當我們調用open函數的時候，內核會調用file_operation結構體的open函數指針指向的函數。
我們來看一下file_operation結構體的樣子：
struct file_operations {struct module *owner;loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int); //llseek對應了系統提供的lseek接口，實現函數指針位置的定位ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);//當用戶層調用系統層提供的read接口的時候需要通過此函數指針所指向的接口來實現對應的操作ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);//當用戶層調用系統層提供的write接口的時候需要通過此函數指針所指向的接口來實現對應的操作unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);// 當需要進行輪詢操作的時候調用的底層接口，對應了系統層的select和pollint (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);int (*open) (struct inode *, struct file *);//struct inode *：內核內部用來標識文件的數據結構 int (*fsync) (struct file *, loff_t, loff_t, int datasync);int (*fasync) (int, struct file *, int); };（一）open函數接口
系統層接口：
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);//O_CREAT//O_NONBLOCK or O_NDELAY內核層接口：
int (*open) (struct inode *, struct file *);struct inode ：內核中用來標識文件的數據結構,此數據結構的成員無需程序員手動賦值，而是內核中已經賦予了與文件相對應的操作值
struct file *：該結構體標識了一個打開的文件，系統會為每一個打開的文件關聯一個struct file 數據結構，是在內核打開文件的同時，將該參數傳遞到和文件操作相關的所有需要該參數的接口中
（二）read函數接口
系統層：
#include <unistd.h> ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);內核層：
ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);read接口可以直接將內核空間的數據傳遞到用戶空間，但是一般在開發驅動的過程中不會直接采用這種方式，原因是本操作需要兩個空間地址，即用戶空間和內核空間，用戶空間直接操作內核地址是非常危險的,常用copy_to_user和copy_from_user進行用戶空間和內核空間交換數據。
（三）lseek函數接口
系統層：
#include <sys/types.h> #include <unistd.h> off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);內核層：
loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);struct file *：文件結構體
loff_t：上層傳遞的偏移量
int ：文件光標定位狀態
在這里面可以實現文件偏移操作，例如：
loff_t cdev_lseek(struct file *fp, loff_t offset, int whence) {//獲取偏移量需要offset和whence結合loff_t newoff=0;switch(whence){case SEEK_SET: newoff=offset;break;case SEEK_CUR: newoff=fp->f_pos+offset;break;case SEEK_END: newoff=offset+4;break;}if(newoff >4)newoff=4;if(newoff<0)newoff=0;fp->f_pos = newoff;return newoff;}（四）用戶空間和用戶空間交換數據
copy_to_user：將內核空間的數據拷貝到用戶空間
static inline long copy_to_user(void __user *to,const void *from, unsigned long n) {to：用戶空間的地址from：內核空間的地址n:傳遞數據的大小 might_sleep();#define VERIFY_WRITE 1if (access_ok(VERIFY_WRITE, to, n))return __copy_to_user(to, from, n);elsereturn n; }copy_from_user:將用戶空間的數據拷貝到內核空間
static inline long copy_from_user(void *to,const void __user * from, unsigned long n) {might_sleep();if (access_ok(VERIFY_READ, from, n))return __copy_from_user(to, from, n);elsereturn n; }（五）通過設備節點提取設備號
//通過設備節點提取次設備號 static inline unsigned iminor(const struct inode *inode) {return MINOR(inode->i_rdev); } //通過設備節點提取次主設備號 static inline unsigned imajor(const struct inode *inode) {return MAJOR(inode->i_rdev); }（六）映射ioremap
程序中在操作物理硬件地址的時候不要直接操作對應的地址，需要先進行映射操作
static inline void __iomem *ioremap(phys_addr_t offset, unsigned long size) {return (void __iomem*) (unsigned long)offset; } typedef u32 phys_addr_t; phys_addr_t offset：指的是映射的物理地址 unsigned long size：映射空間的大小 void __iomem *：接收映射后的起始地址解除映射：
void iounmap (volatile void __iomem *addr)（七）實例：LED驅動編程
思路：
首先把需要操作的寄存器物理地址進行映射，然后在open函數中做初始化工作，最后在read/write函數中調用copy_to/from_user函數將用戶空間(內核空間)的數據拷貝到內核空間(用戶空間)，對數據進行操作
led.c
led_app.c
#include<stdio.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h>int main(int argc, char *argv[]) {char str[]={'1','1','1','0'};int fd= open(argv[1],O_RDWR);if(fd== -1){perror("open");return -1;}write(fd,str,4);close(fd);return 0; }Makefile
CFLAG =-C TARGET = led TARGET1 = led_app KERNEL = /mydriver/linux-3.5 obj-m += $(TARGET).oall:make $(CFLAG) $(KERNEL) M=$(PWD)arm-linux-gcc -o $(TARGET1) $(TARGET1).c clean:make $(CFLAG) $(KERNEL) M=$(PWD) clean本文章僅供學習交流用禁止用作商業用途，文中內容來水枂編輯，如需轉載請告知，謝謝合作
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總結
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