lv14 ioctl、printk及多个此设备支持 6

news2024/9/24 13:26:06

1 ioctl操作实现

对相应设备做指定的控制操作（各种属性的设置获取等等）

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open
    cmd：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

cmd组成

  • dir（direction），ioctl 命令访问模式（属性数据传输方向），占据 2 bit，可以为 IOC_NONE、IOC_READ、IOC_WRITE、IOC_READ | _IOC_WRITE，分别指示了四种访问模式：无数据、读数据、写数据、读写数据；

  • type（device type），设备类型，占据 8 bit，在一些文献中翻译为 “幻数” 或者 “魔数”，可以为任意 char 型字符，例如 ‘a’、’b’、’c’ 等等，其主要作用是使 ioctl 命令有唯一的设备标识；

  • nr（number），命令编号/序数，占据 8 bit，可以为任意 unsigned char 型数据，取值范围 0~255，如果定义了多个 ioctl 命令，通常

    从 0 开始编号递增；

  • size，涉及到 ioctl 函数 第三个参数 arg ，占据 13bit 或者 14bit（体系相关，arm 架构一般为 14 位），指定了 arg 的数据类型及长度，如果在驱动的 ioctl 实现中不检查，通常可以忽略该参数；

#define _IOC(dir,type,nr,size) (((dir)<<_IOC_DIRSHIFT)| \
                               ((type)<<_IOC_TYPESHIFT)| \
                               ((nr)<<_IOC_NRSHIFT)| \
                               ((size)<<_IOC_SIZESHIFT))
//用于解码ioctl数字
/* used to create numbers */
​
// 定义不带参数的 ioctl 命令
#define _IO(type,nr)   _IOC(_IOC_NONE,(type),(nr),0)
​
//定义带读参数的ioctl命令（copy_to_user） size为类型名
#define _IOR(type,nr,size)  _IOC(_IOC_READ,(type),(nr),(_IOC_TYPECHECK(size)))
​
//定义带写参数的 ioctl 命令（copy_from_user） size为类型名
#define _IOW(type,nr,size)  _IOC(_IOC_WRITE,(type),(nr),(_IOC_TYPECHECK(size)))
​
//定义带读写参数的 ioctl 命令 size为类型名
#define _IOWR(type,nr,size) _IOC(_IOC_READ|_IOC_WRITE,(type),(nr),(_IOC_TYPECHECK(size)))
​
//用于解码ioctl数字
/* used to decode ioctl numbers */
#define _IOC_DIR(nr)        (((nr) >> _IOC_DIRSHIFT) & _IOC_DIRMASK)
#define _IOC_TYPE(nr)       (((nr) >> _IOC_TYPESHIFT) & _IOC_TYPEMASK)
#define _IOC_NR(nr)     (((nr) >> _IOC_NRSHIFT) & _IOC_NRMASK)
#define _IOC_SIZE(nr)      (((nr) >> _IOC_SIZESHIFT) & _IOC_SIZEMASK)

头文件位置

1.1 示例：

mychar.h

#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

mychar.c

#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 100

int major = 11;
int minor = 0;
int mychar_num = 1;

//新建结构体类型
struct mychar_dev
{
	struct cdev mydev;
	char mydef_buf[BUF_LEN];  //相当于结构体的私有变量
	int curlen;          //相当于结构体的私有变量
};

struct mychar_dev gmydev;

int mychar_open(struct inode *pnode, struct file *pfile)
{
	//利用private_data私有变量来指向全局变量结构体地址
	pfile->private_data = (void*)(container_of(pnode->i_cdev,struct mychar_dev,mydev));
    printk("mychar_open is called\n");
    return 0;
}

int mychar_close(struct inode *pnode, struct file *pfile)
{
    printk("mychar_close is called\n");
    return 0;
}


ssize_t mychar_read(struct file *filp, char __user *pbuf, size_t count, loff_t *ppos)
{
	int ret = 0;
	int size = 0;
	//获取全家变量结构体地址
	struct mychar_dev *pmydev = (struct mychar_dev *)filp->private_data;

 	if(count > pmydev->curlen)
	{
		size = pmydev->curlen;
	}
	else
	{
		size = count;
	}

	//将内核空间中的数据复制到用户空间
	ret = copy_to_user(pbuf,pmydev->mydef_buf,size);
	if(ret)
	{
	
		printk("copy_to_user failed\n");
		return -1;
	}
	//读完之后把后面的内容再拷贝过来，同时更新curlen
	memcpy(pmydev->mydef_buf,pmydev->mydef_buf+size,pmydev->curlen - size);
	pmydev->curlen = pmydev->curlen - size;

	return size;

}

ssize_t mychar_write (struct file *filp, const char __user *pbuf, size_t count, loff_t *ppos)
{

	int size = 0;
	int ret  = 0;
	//获取全家变量结构体地址
	struct mychar_dev *pmydev = (struct mychar_dev *)filp->private_data;

	if(count > BUF_LEN - pmydev->curlen)
	{
		size = BUF_LEN - pmydev->curlen;
	}
	else
	{
		size = count;
	}

	//将用户空间中的数据复制到内核空间中
	ret = copy_from_user(pmydev->mydef_buf + pmydev->curlen, pbuf, size);
	if(ret)
	{
		printk("copy_from_user failed\n");
		return -1;
	}
    //更新curlen
	pmydev->curlen = pmydev->curlen + size;
	return size;
}

long mychar_ioctl(struct file *filp, 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 *)filp->private_data;

	switch(cmd)
	{
		case MYCHAR_IOCTL_GET_MAXLEN:
			ret = copy_to_user(pret,&maxlen,sizeof(int));
			if(ret)
			{
				printk("copy_to_user MAXLEN failed\n");
				return -1;
			}
			break;
		case MYCHAR_IOCTL_GET_CURLEN:
			ret = copy_to_user(pret,&pmydev->curlen,sizeof(int));
			if(ret)
			{
				printk("copy_to_user CURLEN failed\n");
				return -1;
			}
			break;
		default:
			printk("The cmd is unknow\n");
			return -1;
	}
	return 0;
}

//结构体初始化:部分变量赋值初始化
struct file_operations myops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = mychar_open,
    .release = mychar_close,
	.read = mychar_read,
	.write = mychar_write,
	.unlocked_ioctl = mychar_ioctl
};

int mychar_init(void)
{
    int ret = 0;
    dev_t devno = MKDEV(major, minor);

    /* 申请设备号 */
    ret = register_chrdev_region(devno, mychar_num, "mychar");
    if (ret) {
        ret = alloc_chrdev_region(&devno, minor, mychar_num, "mychar");
        if (ret) {
            printk("get devno failed\n");
            return -1;
        }
		major = MAJOR(devno); // 容易遗漏，注意
    }

    /* 给struct cdev对象指定操作函数集 */
    cdev_init(&gmydev.mydev, &myops);

    /* 将 struct cdev对象添加到内核对应的数据结构里 */
    gmydev.mydev.owner = THIS_MODULE;
    cdev_add(&gmydev.mydev, devno, mychar_num);

    return 0;
}

void __exit mychar_exit(void)
{
    dev_t devno = MKDEV(major, minor);

    cdev_del(&gmydev.mydev);

    unregister_chrdev_region(devno, mychar_num);
}

//表示支持GPL的开源协议
MODULE_LICENSE("GPL");

module_init(mychar_init);
module_exit(mychar_exit);

Makefile

ifeq ($(KERNELRELEASE),)

ifeq ($(ARCH),arm)
KERNELDIR ?= /home/linux/Linux_4412/kernel/linux-3.14
ROOTFS ?= /opt/4412/rootfs
else
KERNELDIR ?= /lib/modules/$(shell uname -r)/build
endif
PWD := $(shell pwd)


modules:
	$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules

modules_install:
	$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules INSTALL_MOD_PATH=$(ROOTFS) modules_install

clean:
	rm -rf  *.o  *.ko  .*.cmd  *.mod.*  modules.order  Module.symvers   .tmp_versions

else
CONFIG_MODULE_SIG=n
obj-m += mychar.o

endif

testmychar_app.c

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>

#include "mychar.h"
#include <stdio.h>


int main(int argc,char *argv[])
{
	int fd = -1;
	char buf[8] = "";
	int max = 0;
	int cur = 0;

	if(argc < 2)
	{
		printf("The argument is too few\n");
		return 1;
	}

	fd = open(argv[1],O_RDWR);
	if(fd < 0)
	{
		printf("open %s failed\n",argv[1]);
		return 2;
	}

	ioctl(fd,MYCHAR_IOCTL_GET_MAXLEN,&max);
	printf("max len is %d\n",max);

	write(fd,"hello",6);

	ioctl(fd,MYCHAR_IOCTL_GET_CURLEN,&cur);
	printf("cur len is %d\n",cur);

	read(fd,buf,8);
	printf("buf=%s\n",buf);

	close(fd);
	fd = -1;
	return 0;
}

 编译执行，测试获取设备参数

 

2 printk

//日志级别
#define KERN_EMERG  "<0>"   /* system is unusable           */
#define KERN_ALERT  "<1>"   /* action must be taken immediately */
#define KERN_CRIT   "<2>"   /* critical conditions          */
#define KERN_ERR    "<3>"   /* error conditions         */
​
#define KERN_WARNING    "<4>"   /* warning conditions           */
​
#define KERN_NOTICE "<5>"   /* normal but significant condition */
#define KERN_INFO   "<6>"   /* informational            */
#define KERN_DEBUG  "<7>"   /* debug-level messages         */
​
用法：printk(KERN_INFO"....",....)
    
    printk(KERN_INFO"Hello World"); =====> printk("<6>""Hello World") ====> printk("<6>Hello World")
  

dmesg --level=emerg,alert,crit,err,warn,notice,info,debug 

（dmesg中7个级别对应printk中7个级别）

#define HELLO_DEBUG
#undef PDEBUG
#ifdef HELLO_DEBUG
#define PDEBUG(fmt, args...) printk(KERN_DEBUG fmt, ##args)
#else
#define PDEBUG(fmt, args...)
#endif

3 多个次设备的支持

  • linux支持一个具体的设备同时占用1个主设备号多个次设备号的情况（这种情况主要是根据cdev_add中参数来决定的，一般是1，需要多个次设备号改写参数）
  • 另一种情况是针对一份驱动代码对应多个同类次设备（主设备号一样，次设备不一样的设备）

本节讲得是第二个情况，必须有一个struct cdev来代表它

  • cdev_init
  • cdev.owner赋值
  • cdev_add

以上三个操作对每个具体设备都要进行

3.1 示例

multimychar.c

#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 100
#define MYCHAR_DEV_CNT 3

int major = 11;
int minor = 0;
int mychar_num = MYCHAR_DEV_CNT; //支持多个设备

//新建结构体类型
struct mychar_dev
{
	struct cdev mydev;
	char mydef_buf[BUF_LEN];  //相当于结构体的私有变量
	int curlen;          //相当于结构体的私有变量
};

struct mychar_dev gmydev_arr[MYCHAR_DEV_CNT];  //多个设备实现：创建结构体数组


int mychar_open(struct inode *pnode, struct file *pfile)
{
	//利用private_data私有变量来指向全局变量结构体地址
	pfile->private_data = (void*)(container_of(pnode->i_cdev,struct mychar_dev,mydev));
    printk("mychar_open is called\n");
    return 0;
}

int mychar_close(struct inode *pnode, struct file *pfile)
{
    printk("mychar_close is called\n");
    return 0;
}


ssize_t mychar_read(struct file *filp, char __user *pbuf, size_t count, loff_t *ppos)
{
	int ret = 0;
	int size = 0;
	//获取全家变量结构体地址
	struct mychar_dev *pmydev = (struct mychar_dev *)filp->private_data;

 	if(count > pmydev->curlen)
	{
		size = pmydev->curlen;
	}
	else
	{
		size = count;
	}

	//将内核空间中的数据复制到用户空间
	ret = copy_to_user(pbuf,pmydev->mydef_buf,size);
	if(ret)
	{
	
		printk("copy_to_user failed\n");
		return -1;
	}
	//读完之后把后面的内容再拷贝过来，同时更新curlen
	memcpy(pmydev->mydef_buf,pmydev->mydef_buf+size,pmydev->curlen - size);
	pmydev->curlen = pmydev->curlen - size;

	return size;

}

ssize_t mychar_write (struct file *filp, const char __user *pbuf, size_t count, loff_t *ppos)
{

	int size = 0;
	int ret  = 0;
	//获取全家变量结构体地址
	struct mychar_dev *pmydev = (struct mychar_dev *)filp->private_data;

	if(count > BUF_LEN - pmydev->curlen)
	{
		size = BUF_LEN - pmydev->curlen;
	}
	else
	{
		size = count;
	}

	//将用户空间中的数据复制到内核空间中
	ret = copy_from_user(pmydev->mydef_buf + pmydev->curlen, pbuf, size);
	if(ret)
	{
		printk("copy_from_user failed\n");
		return -1;
	}
    //更新curlen
	pmydev->curlen = pmydev->curlen + size;
	return size;
}

long mychar_ioctl(struct file *filp, 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 *)filp->private_data;

	switch(cmd)
	{
		case MYCHAR_IOCTL_GET_MAXLEN:
			ret = copy_to_user(pret,&maxlen,sizeof(int));
			if(ret)
			{
				printk("copy_to_user MAXLEN failed\n");
				return -1;
			}
			break;
		case MYCHAR_IOCTL_GET_CURLEN:
			ret = copy_to_user(pret,&pmydev->curlen,sizeof(int));
			if(ret)
			{
				printk("copy_to_user CURLEN failed\n");
				return -1;
			}
			break;
		default:
			printk("The cmd is unknow\n");
			return -1;
	}
	return 0;
}

//结构体初始化:部分变量赋值初始化
struct file_operations myops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = mychar_open,
    .release = mychar_close,
	.read = mychar_read,
	.write = mychar_write,
	.unlocked_ioctl = mychar_ioctl
};

int mychar_init(void)
{
    int ret = 0;
	int i = 0;
    dev_t devno = MKDEV(major, minor);

    /* 申请设备号 */
    ret = register_chrdev_region(devno, mychar_num, "mychar");
    if (ret) {
        ret = alloc_chrdev_region(&devno, minor, mychar_num, "mychar");
        if (ret) {
            printk("get devno failed\n");
            return -1;
        }
		major = MAJOR(devno); // 容易遗漏，注意
    }

	for(i = 0;i < MYCHAR_DEV_CNT;i++)
	{
		devno = MKDEV(major,minor+i);  //设备号需要重新组合
		/* 给struct cdev对象指定操作函数集 */
		cdev_init(&gmydev_arr[i].mydev, &myops);

		/* 将 struct cdev对象添加到内核对应的数据结构里 */
		gmydev_arr[i].mydev.owner = THIS_MODULE;
		cdev_add(&gmydev_arr[i].mydev, devno, 1);   //这里需要填1
 	}

    return 0;
}

void __exit mychar_exit(void)
{
    dev_t devno = MKDEV(major, minor);
	int i = 0;
	for(i = 0; i< MYCHAR_DEV_CNT; i ++)
	{
		cdev_del(&gmydev_arr[i].mydev);
	}
	
    unregister_chrdev_region(devno, mychar_num);
}

//表示支持GPL的开源协议
MODULE_LICENSE("GPL");

module_init(mychar_init);
module_exit(mychar_exit);

mychar.h(未修改)

#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

testmychar_app.c(维修工)

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>

#include "mychar.h"
#include <stdio.h>


int main(int argc,char *argv[])
{
	int fd = -1;
	char buf[8] = "";
	int max = 0;
	int cur = 0;

	if(argc < 2)
	{
		printf("The argument is too few\n");
		return 1;
	}

	fd = open(argv[1],O_RDWR);
	if(fd < 0)
	{
		printf("open %s failed\n",argv[1]);
		return 2;
	}

	ioctl(fd,MYCHAR_IOCTL_GET_MAXLEN,&max);
	printf("max len is %d\n",max);

	write(fd,"hello",6);

	ioctl(fd,MYCHAR_IOCTL_GET_CURLEN,&cur);
	printf("cur len is %d\n",cur);

	read(fd,buf,8);
	printf("buf=%s\n",buf);

	close(fd);
	fd = -1;
	return 0;
}

Makefile

ifeq ($(KERNELRELEASE),)

ifeq ($(ARCH),arm)
KERNELDIR ?= /home/linux/Linux_4412/kernel/linux-3.14
ROOTFS ?= /opt/4412/rootfs
else
KERNELDIR ?= /lib/modules/$(shell uname -r)/build
endif
PWD := $(shell pwd)


modules:
	$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules

modules_install:
	$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules INSTALL_MOD_PATH=$(ROOTFS) modules_install

clean:
	rm -rf  *.o  *.ko  .*.cmd  *.mod.*  modules.order  Module.symvers   .tmp_versions

else
CONFIG_MODULE_SIG=n
obj-m += mychar.o

endif

编译运行

 

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SSM农产品朔源管理系统----计算机毕业设计

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项目介绍 本项目分为前后台&#xff0c;分为普通用户、管理员、企业用户三种角色&#xff1b; 普通用户无需登录&#xff0c;可在前台直接进行溯源查询&#xff0c;管理员、企业用户可登录后台进行管理&#xff1b; 超级管理员角色包含以下功能&#xff1a; 登录,管理企业,设…
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Nacos与Eureka

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一、前言 在构建和管理微服务架构时&#xff0c;选择适当的服务注册中心至关重要。Nacos和Eureka都是微服务体系结构中常用的服务注册和发现工具。本文将探讨它们之间的区别&#xff0c;帮助开发者在选择适合其项目需求的注册中心时做出明智的决策。 二、架构和适用场景 Nacos …
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面向对象编程(三)——内部类、枚举类、泛型

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重生奇迹MU游戏中勇者大陆

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玩重生奇迹MU&#xff0c;我们进入游戏首先会来到勇者大陆。在看到勇者大陆市场&#xff0c;有很多交易的玩家也在这里&#xff0c;在勇者市场里面有商店。接下来介绍主要的NPC 的作用和怪物有那些&#xff1f; 勇者大陆卖药的商店老板莉雅 商店里面会有卖治疗药水&#xff0…
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API集群负载统计 - 华为OD统一考试

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OD统一考试 分值： 100分 题解： Java / Python / C++ 题目描述 某个产品的RESTful API集合部署在服务器集群的多个节点上，近期对客户端访问日志进行了采集，需要统计各个API的访问频次，根据热点信息在服务器节点之间做负载均衡，现在需要实现热点信息统计查询功能。 RESTf…
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Python 操作 JMeter 探索：pymeter 实操指南

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概要 JMeter 是一个流行的性能测试工具&#xff0c;用于测试 Web 应用程序的性能和负载。它通常与 GUI 一起使用&#xff0c;但如果您想在自动化测试中集成 JMeter&#xff0c;或者以编程方式创建和运行测试计划&#xff0c;那么 pymeter 库将是一个强大的工具。本文将介绍如何…
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Camtasia2024苹果Mac电脑版(屏幕录制剪辑软件)

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Camtasia Mac2024免费版是一款由TechSmith公司官方进行汉化推出的最新版本&#xff0c;借助Camtasia&#xff0c;您可以轻松记录屏幕并创建优美&#xff0c;专业的视频。记录所有内容-您的整个屏幕或只是一个窗口。或者&#xff0c;添加您已经拥有的视频&#xff0c;图像&#…
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Spring Boot应用启动时自动执行代码的五种方式

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Spring Boot为开发者提供了多种方式在应用启动时执行自定义代码&#xff0c;这些方式包括注解、接口实现和事件监听器。在本篇博客中&#xff0c;我们将探讨一些常见的方法&#xff0c;以及如何利用它们在应用启动时执行初始化逻辑。 1. PostConstruct注解 PostConstruct注解…
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