Linux字符设备驱动中itcol的使用

文章目录

  • 前言
  • 一、ioctl
  • 二、代码解析
    • 2.1 驱动层
    • 2.2 应用层
  • 运行结果
  • 总结

前言

在Linux字符设备驱动中，ioctl是必须掌握一个函数，其实在软件层面它就是一个函数，但是我愿意称之为强大的硬件控制器！在应用中，让我深刻感受到了ioctl的魅力所在，既能够在软件层面实现应用层和驱动层的数据交互，也能够搭配一定的逻辑对硬件进行控制！

一、ioctl

long xxx_ioctl (struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg);
功能：对相应设备做指定的控制操作（各种属性的设置获取等等）
参数：filp：指向open产生的struct file类型的对象，表示本次ioctl对应的那次opencmd：用来表示做的是哪一个操作arg：和cmd配合用的参数
返回值：成功为0，失败-1

二、代码解析

2.1 驱动层

先来看一下头文件，下面是mychar.h中的头文件以及ioctl函数中需要用到的幻数，_IOR(MY_CHAR_MAGIC,1,int*)表示ioctl想要实现读操作。

#ifndef MY_CHAR_H
#define MY_CHAR_H#include <asm/ioctl.h>#define MY_CHAR_MAGIC 	'k'
#define MYCHAR_IOCTL_GET_MAXLEN _IOR(MY_CHAR_MAGIC,1,int*)
#define MYCHAR_IOCTL_GET_CURLEN _IOR(MY_CHAR_MAGIC,2,int*)
#endif

下面紧接着来看mychar.c中的内容：

#define MY_CHAR_MAGIC 	'k'
#define MYCHAR_IOCTL_GET_MAXLEN _IOR(MY_CHAR_MAGIC,1,int*)
#define MYCHAR_IOCTL_GET_CURLEN _IOR(MY_CHAR_MAGIC,2,int*)

在mychar.h中包含以上内容，MY_CHAR_MAGIC表示’魔数’或者’幻数’,
宏定义MYCHAR_IOCTL_GET_MAXLEN使用在ioctl的第二个参数中，
_IOR(MY_CHAR_MAGIC,1,int*)的第一个参数是魔数，
第二个参数表示_IOR第几个控制方式
第三个参数表示ioctl操作的内核数据类型

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include "mychar.h"
#define BUF_LEN 		100int major = 11; 		//主设备号
int minor = 0; 			//次设备号
int mychar_num = 1; 	//设备数量struct mychar_dev
{struct cdev mydev; 			//每一类设备都有一个cdev结构体char mydev_buf[BUF_LEN];  	//内核空间int curlen; 				//有效数字从零开始
};struct mychar_dev gmydev;int mychar_open(struct inode *pnode, struct file *pfile)
{pfile->private_data = (void *)container_of(pnode->i_cdev, struct mychar_dev, mydev);printk("mychar open is called!!!\n");return 0;
}ssize_t mychar_read(struct file *pfile, char __user *pbuf, size_t count, loff_t *ppos)
{int size = 0;int ret = 0;struct mychar_dev *pmydev = (struct mychar_dev *)pfile->private_data;if (count > pmydev->curlen){size = pmydev->curlen;}else{size = count;}ret = copy_to_user(pbuf, pmydev->mydev_buf, size);if (ret){printk("copy_to_user failed!\n");return -1;}memcpy(pmydev->mydev_buf, pmydev->mydev_buf + size, pmydev->curlen - size);   //把在mydev_buf中剩下有效数据存放在以mydev_buf的首地址中pmydev->curlen -= size; 			//读走的字节要被减去return size;
}ssize_t mychar_write(struct file *pfile, const char __user *pbuf, size_t count, loff_t *ppos)
{int size = 0;int ret = 0;struct mychar_dev *pmydev = (struct mychar_dev *)pfile->private_data;if (count < BUF_LEN - pmydev->curlen){size = count;}else{size = BUF_LEN - pmydev->curlen;}ret = copy_from_user(pmydev->mydev_buf + pmydev->curlen, pbuf, size);if (ret){printk("copy_from_user failed!\n");return -1;}pmydev->curlen += size;return size;
}long mychar_ioctl(struct file *pfile, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{int __user *pret = (int *)arg;int maxlen = BUF_LEN;int ret = 0;struct mychar_dev *pmydev = (struct mychar_dev *)pfile->private_data;switch(cmd){case MYCHAR_IOCTL_GET_MAXLEN:ret = copy_to_user(pret, &maxlen, sizeof(int));if (ret){printk("fail to copy_to_user!\n");return -1;}break;case MYCHAR_IOCTL_GET_CURLEN:ret = copy_to_user(pret, &pmydev->curlen, sizeof(int));if (ret){printk("fail to copy_from_user!\n");return -1;}break;default:printk("the cmd is unknow!\n");return -1;}return 0;
}int mychar_close(struct inode *pnode, struct file *pfile)
{printk("mychar clsoe is called!!!\n");return 0;
}/* 对字符设备的操作函数 */
struct file_operations myops = {.owner = THIS_MODULE,.open = mychar_open,.write = mychar_write,.read = mychar_read,.unlocked_ioctl = mychar_ioctl,	.release = mychar_close,
};int __init mychar_init(void)
{int ret = 0;dev_t devno = MKDEV(major, minor); 										//组合设备号ret = register_chrdev_region(devno, mychar_num, "mychar"); 				//手动申请设备号if (ret) 																//返回值为0表示申请成功{ret = alloc_chrdev_region(&devno, 0, mychar_num, "mychar"); 	//申请失败则系统自动分配if (ret){printk("get devno failed!\n");return -1;}major = MAJOR(devno); 												//从系统分配的设备号中取出主设备号minor = MINOR(devno); 												//从系统分配的设备号中取出次设备号devno = MKDEV(major, minor); 										//组合设备号}/* 使得设备具有myops中的函数操作方法 */cdev_init(&gmydev.mydev, &myops);gmydev.mydev.owner = THIS_MODULE;/* 将设备号为devno的这个设备(mydev)添加到内核(内核hash链表中) */cdev_add(&gmydev.mydev, devno, mychar_num);printk("hello world!\n");return 0;
}void __exit mychar_exit(void)
{dev_t devno = MKDEV(major, minor); 					//组合设备号unregister_chrdev_region(devno, mychar_num); 		//注销设备号/* 从内核中删除mydev这个设备 */cdev_del(&gmydev.mydev);printk("bye bye!!!\n");
}MODULE_LICENSE("GPL");
module_init(mychar_init);
module_exit(mychar_exit);

2.2 应用层

以下代码的主要逻辑时：
1.以读写方式打开设备文件
2.使用ioctl从驱动层读取可以写入的最大字节数
3.将"hello"以字符串形式写入内核空间
4.使用ioctl从驱动层读取当前驱动层已经写入的字节数，也就是"hello"所占的6字节
5.最后读取并打印

#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include "mychar.h"int main(int argc, const char *argv[])
{int fd = -1;char buf[6];int max = 0;int cur = 0;if (argc < 2){printf("the arguement is too few!\n");return -1;}fd = open(argv[1], O_RDWR);if(fd < 0){printf("fail to open %s\n", argv[1]);return -1;}ioctl(fd, MYCHAR_IOCTL_GET_MAXLEN, &max);printf("max = %d\n", max);write(fd, "hello", 6);printf("max = %d\n", max);ioctl(fd, MYCHAR_IOCTL_GET_CURLEN, &cur);printf("cur = %d\n", cur);read(fd, buf, 6);printf("buf = %s\n", buf);close(fd);fd = -1;return 0;
}

运行结果

在这里插入图片描述

总结

本期分享的主要是ioctl在驱动程序中的使用，这是一个非常重要的函数，希望各位小伙伴们不仅能使用，也能够理解其底层原理！最后，各位小伙伴们如果有收获，可以点赞收藏哦，你们的认可是我创作的动力，一起加油！

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