ldd3学习之十二(1)：高级字符驱动程序操作--ioctl

ioctl---控制硬件设备

1.原型：

用户空间

ioctl(int fd,unsigned long cmd, ...)

"..."表示可选参数，是否存在依赖cmd

内核空间

static int ioctl(struct inode *inode, struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)

同样arg依赖于cmd

2.如何实现ioctl功能

(1)定义命令cmd：

为安全起见，命令号最好在系统范围内唯一,应使用include/asm/ioctl.h和Documentation/ioctl-number.txt未使用过的命令号。

ioctl命令编码被划分为几个位段：类型、序数、传送方向、参数大小，在

type：幻数，8位宽，（先参考ioctl-number.txt），一般是一个字母，标识某个设备

number:序数，8位宽，标识该设备命令编号

direction:如果命令涉及读写设备，该字段定义数据传输方向（从应用程序角度看）。

size:所涉及传输的数据大小，13或14位

内核提供了下列宏来定义命令

_IO(type,nr)
没有参数的命令
_IOR(type,nr,size)
从驱动中读数据，size一般写数据类型
_IOW(type,nr,size)
写数据到设备
_IOWR(type,nr,size)
对设备读写操作

比如

//for gerneral gpio
typedef struct {
    unsigned char num;
    unsigned char val;
}gpio_app;

#define GPIO_GET    _IOR('M', 0, gpio_app)
#define GPIO_SET    _IOW('M', 1, gpio_app)
#define GPIO_DIR    _IORW('M',2, gpio_app)

(2)实现命令：包括三个方面，返回值、参数使用、命令实现

①返回值

在执行switch语句，当命令号不能匹配任意一个设备命令时，返回-EINVAL(非法参数)

return (value ?  0 : -EINVAL);

②参数

参数是一个整数时可直接使用，当是一个指针时，必须确保该指针是合法的。对未验证的用户空间指针访问，可能导致oops,系统崩溃或安全问题。

不需要检测的数据交换函数

unsigned long copy_to_user(void __user*to,const void *from,unsigned long count);
unsigned long copy_from_user(void *to,const void __user*from,unsigned long count);
//适合于每次访问char,int等单个数据类型
get_user(k,u);
put_user(k,u);

需要检测的函数

__get_user(k,u);
__put_user(k,u);

检测方法

int access_ok(type,addr,size)

第一个参数type:是VERIFY_READ或VERIFY_WRITE，表面是读/写用户内存

addr:用户内存地址

size:要检测的内存长度

返回1--成功，0--失败不能读写

eg:

if(_IOC_DIR(cmd)&_IOC_READ)
    err = !access_ok(VERIFY_WRITE,(void __user*)arg,_IOC_SIZE(cmd));
else if (_IOC_DIR(cmd)&_IOC_WRITE)
    err = !access_ok(VERIFY_READ,(void __user*)arg,_IOC_SIZE(cmd));
if (err)
    return -EFAULT;

③命令实现

真正实现命令对应的动作。