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          <label id="pryje"></label>
          
	
	
          
		
			
		
          
    
    	
          
  		
          
		    
          
		      
		      
		      
		    
          
  		
          
  		
          
	
          


	


          
		
          
		            
            
        		
          
		
          







          


          
	
	
          
		
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          Linux驅(qū)動總結(jié)3
          
						
          
				作者：
				時間：2016-12-01
				來源：網(wǎng)絡(luò)
				
				
				
				
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			學(xué)習(xí)了驅(qū)動程序的設(shè)計，感覺在學(xué)習(xí)驅(qū)動的同時學(xué)習(xí)linux內(nèi)核，也是很不錯的過程哦，做了幾個實(shí)驗(yàn)，該做一些總結(jié)，只有不停的作總結(jié)才能印象深刻。
          我的平臺是虛擬機(jī)，fedora14，內(nèi)核版本為2.6.38.1.其中較之前的版本存在較大的差別，具體的實(shí)現(xiàn)已經(jīng)在上一次總結(jié)中給出了。今天主要總結(jié)的是ioctl和堵塞讀寫函數(shù)的實(shí)現(xiàn)。
          一、ioctl函數(shù)的實(shí)現(xiàn)
          首先說明在2.6.36以后ioctl函數(shù)已經(jīng)不再存在了，而是用unlocked_ioctl和compat_ioctl兩個函數(shù)實(shí)現(xiàn)以前版本的ioctl函數(shù)。同時在參數(shù)方面也發(fā)生了一定程度的改變，去除了原來ioctl中的struct inode參數(shù)，同時改變了返回值。
          但是驅(qū)動設(shè)計過程中存在的問題變化并不是很大，同樣在應(yīng)用程序設(shè)計中我們還是采用ioctl實(shí)現(xiàn)訪問，而并不是unlocked_ioctl函數(shù)，因此我們還可以稱之為ioctl函數(shù)的實(shí)現(xiàn)。
          ioctl函數(shù)的實(shí)現(xiàn)主要是用來實(shí)現(xiàn)具體的硬件控制，采用相應(yīng)的命令控制硬件的具體操作，這樣就能使得硬件的操作不再是單調(diào)的讀寫操作。使得硬件的使用更加的方便。
          ioctl函數(shù)實(shí)現(xiàn)主要包括兩個部分，首先是命令的定義，然后才是ioctl函數(shù)的實(shí)現(xiàn)，命令的定義是采用一定的規(guī)則。
          ioctl的命令主要用于應(yīng)用程序通過該命令操作具體的硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)具體的操作，在驅(qū)動中主要是對命令進(jìn)行解析，通過switch-case語句實(shí)現(xiàn)不同命令的控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)不同的硬件操作。
          ioctl函數(shù)的命令定義方法：
          int (*unlocked_ioctl)(struct file*filp,unsigned int cmd,unsigned long arg)
          雖然其中沒有指針的參數(shù)，但是通常采用arg傳遞指針參數(shù)。cmd是一個命令。每一個命令由一個整形數(shù)據(jù)構(gòu)成（32bits），將一個命令分成四部分，每一部分實(shí)現(xiàn)具體的配置，設(shè)備類型（幻數(shù)）8bits，方向2bits，序號8bits，數(shù)據(jù)大小13/14bits。命令的實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)上就是通過簡單的移位操作，將各個部分組合起來而已。
          一個命令的分布的大概情況如下：
          |---方向位(31-30)|----數(shù)據(jù)長度(29-16)----------------|---------設(shè)備類型（15-8）------|----------序號（7-0）----------|
          |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
          其中方向位主要是表示對設(shè)備的操作，比如讀設(shè)備，寫設(shè)備等操作以及讀寫設(shè)備等都具有一定的方向，2個bits只有4種方向。
          數(shù)據(jù)長度表示每一次操作（讀、寫）數(shù)據(jù)的大小，一般而已每一個命令對應(yīng)的數(shù)據(jù)大小都是一個固定的值，不會經(jīng)常改變，14bits說明可以選擇的數(shù)據(jù)長度最大為16k。
          設(shè)備類型類似于主設(shè)備號（由于8bits，剛好組成一個字節(jié)，因此經(jīng)常采用字符作為幻數(shù)，表示某一類設(shè)備的命令），用來區(qū)別不同的命令類型，也就是特定的設(shè)備類型對應(yīng)特定的設(shè)備。序號主要是這一類命令中的具體某一個，類似于次設(shè)備號（256個命令），也就是一個設(shè)備支持的命令多達(dá)256個。
          同時在內(nèi)核中也存在具體的宏用來定義命令以及解析命令。
          但是大部分的宏都只是定義具體的方向，其他的都需要設(shè)計者定義。
          主要的宏如下：
          #include
          _IO(type,nr)          表示定義一個沒有方向的命令，
          _IOR(type,nr,size)      表示定義一個類型為type，序號為nr，數(shù)據(jù)大小為size的讀命令
          _IOW(type,nr,size)      表示定義一個類型為type，序號為nr，數(shù)據(jù)大小為size的寫命令
          _IOWR(type,nr,size)     表示定義一個類型為type，序號為nr，數(shù)據(jù)大小為size的寫讀命令
          通常的type可采用某一個字母或者數(shù)字作為設(shè)備命令類型。
          是實(shí)際運(yùn)用中通常采用如下的方法定義一個具體的命令:
            //頭文件
            #include
            /*定義一系列的命令*/
            /*幻數(shù)，主要用于表示類型*/
            #define MAGIC_NUM k
            /*打印命令*/
            #define MEMDEV_PRINTF _IO(MAGIC_NUM,1)
            /*從設(shè)備讀一個int數(shù)據(jù)*/
            #define MEMDEV_READ _IOR(MAGIC_NUM,2,int)
            /*往設(shè)備寫一個int數(shù)據(jù)*/
            #define MEMDEV_WRITE _IOW(MAGIC_NUM,3,int)
            /*最大的序列號*/
            #define MEM_MAX_CMD 3
          還有對命令進(jìn)行解析的宏，用來確定具體命令的四個部分（方向，大小，類型，序號）具體如下所示：
            /*確定命令的方向*/
            _IOC_DIR(nr)          
            /*確定命令的類型*/
            _IOC_TYPE(nr)          
            /*確定命令的序號*/
            _IOC_NR(nr)             
            /*確定命令的大小*/
            _IOC_SIZE(nr) 
          上面的幾個宏可以用來命令，實(shí)現(xiàn)命令正確性的檢查。
          ioctl的實(shí)現(xiàn)過程主要包括如下的過程：
          1、命令的檢測
          2、指針參數(shù)的檢測
          3、命令的控制switch-case語句
          1、命令的檢測主要包括類型的檢查，數(shù)據(jù)大小，序號的檢測，通過結(jié)合上面的命令解析宏可以快速的確定。
                /*檢查類型，幻數(shù)是否正確*/
                if(_IOC_TYPE(cmd)!=MAGIC_NUM)
                    return -EINVAL;
                /*檢測命令序號是否大于允許的最大序號*/
                if(_IOC_NR(cmd)> MEM_MAX_CMD)
                    return -EINVAL;
          2、主要是指針參數(shù)的檢測。指針參數(shù)主要是因?yàn)閮?nèi)核空間和用戶空間的差異性導(dǎo)致的，因此需要來自用戶空間指針的有效性。使用copy_from_user,copy_to_user,get_user,put_user之類的函數(shù)時，由于函數(shù)會實(shí)現(xiàn)指針參量的檢測，因此可以省略，但是采用__get_user(),__put_user()之類的函數(shù)時一定要進(jìn)行檢測。具體的檢測方法如下所示：
            if(_IOC_DIR(cmd) & _IOC_READ)
                err = !access_ok(VERIFY_WRITE,(void *)args,_IOC_SIZE(cmd));
            else if(_IOC_DIR(cmd) & _IOC_WRITE)
                err = !access_ok(VERIFY_READ,(void *)args,_IOC_SIZE(cmd));
            if(err)/*返回錯誤*/
                return -EFAULT;
          當(dāng)方向是讀時，說明是從設(shè)備讀數(shù)據(jù)到用戶空間，因此要檢測用戶空間的指針是否可寫，采用VERIFY_WRITE，而當(dāng)方向是寫時，說明是往設(shè)備中寫數(shù)據(jù)，因此需要檢測用戶空間中的指針的可讀性VERIFY_READ。檢查通常采用access_ok()實(shí)現(xiàn)檢測，第一個參數(shù)為讀寫，第二個為檢測的指針，第三個為數(shù)據(jù)的大小。
          3、命名的控制：
          命令的控制主要是采用switch和case相結(jié)合實(shí)現(xiàn)的，這于window編程中的檢測各種消息的實(shí)現(xiàn)方式是相同的。
            /*根據(jù)命令執(zhí)行相應(yīng)的操作*/
                switch(cmd)
                {
                    case MEMDEV_PRINTF:
                        printk("<--------CMD MEMDEV_PRINTF Done------------>");
                        ...
                        break;
                    case MEMDEV_READ:
                        ioarg = &mem_devp->data;
                        ...
                        ret = __put_user(ioarg,(int *)args);
                        ioarg = 0;
                        ...
                        break;
                    case MEMDEV_WRITE:
                        ...
                        ret = __get_user(ioarg,(int *)args);
                        printk("<--------CMD MEMDEV_WRITE Done ioarg = %d--------->",ioarg);
                        ioarg = 0;
                        ...
                        break;
                    default:
                        ret = -EINVAL;
                        printk("<-------INVAL CMD--------->");
                        break;
                }
          這只是基本的框架結(jié)構(gòu)，實(shí)際中根據(jù)具體的情況進(jìn)行修改。這樣就實(shí)現(xiàn)了基本的命令控制。				   
				
            
                
			
							
          
                
			            
          
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              		1
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              					              				              			              		              	              				              				3
              					              						              						              				下一頁
		              					              				              			              		              	
          
                            
              
            
          
		
          
		
          
		
          
		
          
		
          
			
            
				
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