10.字符设备控制学习
字符设备控制
一、设备控制理论
1.1作用
大部分驱动程序除了需要提供读写设备的能力外,还需要具备控制设备的能力。比如: 改变波特率。
1.2设备控制-应用函数
在用户空间，使用ioctl系统调用来控制设备，原型如下:
int ioctl(int fd,unsigned long cmd,...)
fd: 要控制的设备文件描述符
cmd: 发送给设备的控制命令
…: 第3个参数是可选的参数，存在与否是依赖于控制命令(第 2 个参数 )。
1.3 设备驱动函数
当应用程序使用ioctl系统调用时，驱动程序将由如
下函数来响应：
1: 2.6.36 之前的内核
long (*ioctl) (struct inode* node,struct file* filp, unsigned int cmd,unsigned long arg)
2：2.6.36之后的内核
long (*unlocked_ioctl) (struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg)
参数cmd: 通过应用函数ioctl传递下来的命令
二、设备控制实现
2.1定义命令
命令从其实质而言就是一个整数, 但为了让这个整数具备更好的可读性，我们通常会把这个整数分为几个段：类型（8位），序号，参数传送方向，参数长度。
Type(类型/幻数): 表明这是属于哪个设备的命令。
Number(序号)，用来区分同一设备的不同命令
Direction：参数传送的方向，可能的值是 _IOC_NONE(没有数据传输), _IOC_READ, _IOC_WRITE（向设备写入参数）
Size： 参数长度
Linux系统提供了下面的宏来帮助定义命令:
_IO(type,nr)：不带参数的命令
_IOR(type,nr,datatype)：从设备中读参数的命令
_IOW(type,nr,datatype)：向设备写入参数的命令
例：
#define MEM_MAGIC ‘m’ //定义幻数
#define MEM_SET _IOW(MEM_MAGIC, 0, int)
2.2实现操作
unlocked_ioctl函数的实现通常是根据命令执行的一个switch语句。但是，当命令号不能匹配任何一个设备所支持的命令时，返回-EINVAL.
编程模型：
Switch cmd
Case 命令A：
//执行A对应的操作
Case 命令B：
//执行B对应的操作
Default:
// return -EINVAL
三、实例编写
在memdev中添加如下代码:memdev源码
1 long mem_ioctl (struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg) 2 { 3 switch(cmd) 4 { 5 case MEM_RESTART: 6 printk(KERN_EMERG"restart device! \n"); 7 break; 8 case MEM_SET: 9 printk(KERN_EMERG"arg is %d \n",arg); 10 break; 11 default: 12 return -EINVAL; 13 } 14 } 15 /*文件操作结构体*/ 16 static const struct file_operations mem_fops = 17 { 18 .llseek = mem_llseek, 19 .read = mem_read, 20 .write = mem_write, 21 .open = mem_open, 22 .release = mem_release, 23 .unlocked_ioctl = mem_ioctl, 24 };
3.2创建memdev.h文件内容如下
1 #define MEM_MAGIC 'm' 2 #define MEM_RESTART _IO(MEM_MAGIC,0) 3 #define MEM_SET _IOW(MEM_MAGIC,1,int)
3.3编写应用程序
1 #include <sys/types.h> 2 #include <sys/stat.h> 3 #include <sys/ioctl.h> 4 #include <fcntl.h> 5 #include "memdev.h" 6 int main() 7 { 8 int fd = 0; 9 fd = open("/dev/memdev0",O_RDWR); 10 ioctl(fd,MEM_SET,115200); 11 ioctl(fd,MEM_RESTART); 12 }
将生成的驱动模块和应用程序复制到开发板：
1.安装驱动
2.新建设备文件
3.运行应用程序
