Linux驱动之利用ioctl函数和字符设备驱动对象分布注册点亮小灯

news2024/11/16 12:45:18

 

实验结果

 

头文件代码

#ifndef __HEAD_H__
#define __HEAD_H__ 
typedef struct{
    unsigned int MODER;
    unsigned int OTYPER;
    unsigned int OSPEEDR;
    unsigned int PUPDR;
    unsigned int IDR;
    unsigned int ODR;
}gpio_t;
#define PHY_LED1_ADDR 0X50006000
#define PHY_LED2_ADDR 0X50007000
#define PHY_LED3_ADDR 0X50006000
#define PHY_RCC_ADDR  0X50000A28
 
#define LED_ON _IOW('l',1,int)//开灯
#define LED_OFF _IOW('l',0,int)//关灯
 
#endif

驱动代码

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/io.h>
#include "head2.h"

struct cdev *cdev;      // 定义接收字符设备驱动对象的指针
unsigned int major = 0; // 定义主设备号
unsigned int minor = 0; // 定义次设备号
dev_t devno;            // 定义第一个设备号，动态申请设备号时要用到
struct class *cls;      // 向上传递目录的指针
struct device *dev;     // 向上传递设备节点的指针

char kbuf[128] = {0}; // 定义内核中用来接收数据的一块空间

gpio_t *vir_led1;      // 定义用来接收LED1地址映射的指针变量
gpio_t *vir_led2;      // 定义用来接收LED2地址映射的指针变量
gpio_t *vir_led3;      // 定义用来接收LED3地址映射的指针变量
unsigned int *vir_rcc; // 定义用来接收RCC地址映射的指针变量

// 封装操作方法
int mycdev_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    printk("%s:%s:%d\n", __FILE__, __func__, __LINE__);
    return 0;
}
// 通过ioctl进行io功能的控制
long mycdev_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
    int which; // 因为传递过来的是用户空间的地址，在驱动中定义一个which将用户空间地址中的内容
               // 拷贝下来，实现指针的传递
    int ret = copy_from_user(&which, (unsigned int *)arg, 4);
    if (ret)
    {
        printk("copy_from_user err\n");
        return ret;
    }
    // 根据用户空间功能码cmd的不同实现硬件不同的控制
    switch (cmd)
    {
    case LED_ON:       // 开灯
        switch (which) // 根据传递的参数来决定哪一盏灯开
        {
        case 1:
            vir_led1->ODR |= (0X1 << 10); // LED1亮
            break;
        case 2:
            vir_led2->ODR |= (0X1 << 10); // LED亮
            break;
        case 3:
            vir_led3->ODR |= (0X1 << 8); // LED3亮
            break;
        default:
            break;
        }
        break;
    case LED_OFF: // 关灯
        switch (which)
        {
        case 1:
            vir_led1->ODR &= (~(0X1 << 10));
            break;
        case 2:
            vir_led2->ODR &= (~(0X1 << 10));
            break;
        case 3:
            vir_led3->ODR &= (~(0X1 << 8));
            break;
        default:
            break;
        }
        break;
    }
    return 0;
}
ssize_t mycdev_read(struct file *file, char *ubuf, size_t size, loff_t *lof)
{
    printk("%s:%s:%d\n", __FILE__, __func__, __LINE__);
    return 0;
}
ssize_t mycdev_write(struct file *file, const char *ubuf, size_t size, loff_t *lof)
{
    printk("%s:%s:%d\n", __FILE__, __func__, __LINE__);
    return 0;
}
int mycdev_close(struct inode *inode, struct file *file)
{
    printk("%s:%s:%d\n", __FILE__, __func__, __LINE__);
    return 0;
}

// 定义操作方法结构体遍历并且初始化
struct file_operations fops = {
    .open = mycdev_open,
    .read = mycdev_read,
    .write = mycdev_write,
    .release = mycdev_close,
    .unlocked_ioctl = mycdev_ioctl,
};

//灯的初始化
int all_led_init(void)
{
    // 寄存器地址的映射
    vir_led1 = ioremap(PHY_LED1_ADDR, sizeof(gpio_t));
    if (vir_led1 == NULL)
    {
        printk("ioremap filed：%d\n", __LINE__);
        return -ENOMEM;
    }
    vir_led2 = ioremap(PHY_LED2_ADDR, sizeof(gpio_t));
    if (vir_led2 == NULL)
    {
        printk("ioremap filed：%d\n", __LINE__);
        return -ENOMEM;
    }
    vir_led3 = vir_led1;
    vir_rcc = ioremap(PHY_RCC_ADDR, 4);
    if (vir_rcc == NULL)
    {
        printk("ioremap filed：%d\n", __LINE__);
        return -ENOMEM;
    }
    printk("物理地址映射成功\n");

    // 寄存器的初始化
    // rcc
    (*vir_rcc) |= (3 << 4);
    // led1
    vir_led1->MODER &= (~(3 << 20));
    vir_led1->MODER |= (1 << 20);
    vir_led1->ODR &= (~(1 << 10));
    // led2
    vir_led2->MODER &= (~(3 << 20));
    vir_led2->MODER |= (1 << 20);
    vir_led2->ODR &= (~(1 << 10));
    // led3
    vir_led3->MODER &= (~(3 << 16));
    vir_led1->MODER |= (1 << 16);
    vir_led1->ODR &= (~(1 << 8));
    printk("寄存器初始化成功\n");
    return 0;
}

static int __init mycdev_init(void)
{
    int ret;
    // 1、分配字符设备的驱动对象
    cdev = cdev_alloc();
    if (cdev == NULL)
    {
        printk("申请字符设备驱动对象失败\n");
        ret = -EFAULT;
        goto OUT1;
    }
    printk("申请字符设备驱动对象成功\n");

    // 2、初始化字符设备驱动对象
    cdev_init(cdev, &fops);

    // 3、申请设备号
    if (major > 0) // 静态指定设备号
    {
        ret = register_chrdev_region(MKDEV(major, minor), 3, "mycdev");
        if (ret)
        {
            printk("静态指定设备号失败\n");
            goto OUT2;
        }
    }
    else
    {
        ret = alloc_chrdev_region(&devno, minor, 3, "mycdev");
        if (ret)
        {
            printk("静态指定设备号失败\n");
            goto OUT2;
        }
        major = MINOR(devno); // 根据设备号获取次设备号
        major = MAJOR(devno); // 根据设备号获取主设备号
    }
    printk("申请设备号成功\n");

    // 3、注册字符设备驱动对象
    ret = cdev_add(cdev, MKDEV(major, minor), 3);
    if (ret)
    {
        printk("注册字符设备驱动失败\n");
        goto OUT3;
    }

    // 4、向上提供目录
    cls = class_create(THIS_MODULE, "mycdev");
    if (IS_ERR(cls))
    {
        printk("向上提供目录失败\n");
        ret = -PTR_ERR(cls);
        goto OUT4;
    }
    printk("向上提供目录信息成功\n");

    // 5、向上提供设备信息节点
    int i;
    for (i = 0; i < 3; i++)
    {
        dev = device_create(cls, NULL, MKDEV(major, i), NULL, "mycdev%d", i);
        if (IS_ERR(dev))
        {
            printk("向上提供设备节点失败\n");
            ret = -PTR_ERR(dev);
            goto OUT5;
        }
    }
    printk("向上提交设备节点成功\n");

    // 寄存器映射以及初始化
    all_led_init();
    return 0;

OUT5:
    for (--i; i >= 0; i--)
    {
        device_destroy(cls, MKDEV(major, i)); // 释放提交成功的设备信息
    }
    class_destroy(cls);
OUT4:
    cdev_del(cdev);
OUT3:
    unregister_chrdev_region(MKDEV(major, minor), 3);
OUT2:
    kfree(cdev);
OUT1:
    return ret;
}

static void __exit mycdev_exit(void)
{
    // 取消地址映射
    iounmap(vir_led1);
    iounmap(vir_led2);
    iounmap(vir_rcc);

    // 销毁设备节点信息
    int i;
    for (i = 0; i < 3; i++)
    {
        device_destroy(cls, MKDEV(major, i));
    }
    // 销毁目录
    class_destroy(cls);
    // 注销字符设备驱动对象
    cdev_del(cdev);
    // 释放设备号
    unregister_chrdev_region(MKDEV(major, minor), 3);
    // 释放 对象空间
    kfree(cdev);
}
module_init(mycdev_init);
module_exit(mycdev_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

用户空间代码

#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
#include<sys/ioctl.h>
#include"head.h"
 
 
int main(int argc, char const *argv[])
{
    char buf[128]={0};
    int a,b;
    int fd=open("/dev/mycdev0",O_RDWR);
    if(fd<0)
    {
        printf("打开设备文件失败\n");
        exit(-1);
    }
    while(1)
    {
        printf("请输入要实现的功能：1（开灯）0（关灯>）");
        scanf("%d",&a);
        printf("请输入要控制的灯：1(LED1) 2(LED2) 3(LED3)>");
        scanf("%d",&b);
        switch(a)
        {
            case 1:
                ioctl(fd,LED_ON,&b);
                break;
            case 0:
                ioctl(fd,LED_OFF,&b);
                break;
        }
    }
 
    
    close(fd);
 
    return 0;
}

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