字符设备控制技术

Posted 2020-07-15

1、设备控制理论

a、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：改变串口波特率。

b、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，其原型如下：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。...:第三个参数是可选的参数，存在与否是依赖于控制命令。

设备控制---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、2.6.26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。

设备控制实现

控制实现---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。

eg:#define MEM_MAGIC ‘m‘ //定义幻数

     #define MEM_SET _IOW(MEME_MAGIC,0，int)

 

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

 

功能是重启设备、对设备设置参数

把之前的Makefile以及memdev.c文件拷贝到新目录，然后在新目录下创建touch memdev.h，chmod 777 memdev.h,vi memdev.h，在里面定义命令如下：

#define MEM_MAGIC ‘m‘

#define MEM_RESTART _IO(MEM_MAGIC,0)

#define MEM_SET  _IOW(MEM_MAGIC,1,int)

下面来实现这些驱动程序vi memdev.c，在文件操作结构体里最下面加入.unlock_ioctl=mem_ioctl,‘

 

下面定义函数mem_ioctl，其原型为

long (*unlocked_ioctl)(struct file *,unsigned int ,unsigned long)

在代码中实现它

下面编写应用程序来控制

touch mem_ctl.c，chmod 777 mem_ctl.c

静态编译arm-linux-gcc -static mem_ctl.c -o mem_ctl

把驱动程序和应用程序memdev.ko和mem_ctl拷贝到开发板下。

下面安装驱动程序insmod memdev.ko ->查看它分配到的主设备号，cat /proc/devices，创建设备文件，mkno /dev/memdev0 c 253 0,运行应用程序./mem_ctl。