驱动学习笔记之初级操作

应用的层的操作最终会调用驱动层的操作

应用层	open	read	write	close
驱动层	open	read	write	release

一、open：
int  (*open)  (struct inode * , struct file*)
作用：1、统计资源，检查错误
           2、申请资源
           3、识别次设备号，如有必要更新f_op 指针 （支持多个设备）

在应用层，例如打开一个设备文件    fd = open ("/dev/hello" , O_RDONLY);
open函数，调用系统下的sys_open,然后继续调用虚拟文件系统下的vfs_open函数，创建两个结构体struct inode 和struct  file ；
结构体struct  inode{
...
i_rdev;    //存放设备号地址
i_cdev;    //存放cdev的地址
...
}
结构体struct  file{
...
f_op;    //保存操作集合的地址struct file_operations
...
}
在驱动层struct cdev里的结构体成员 设备号 和 操作集合 这样就和 应用层的open 函数 联系了起来。
代码实现如下：

static int hello_open (struct inode *inode, struct file *file)
{
  printk (KERN_INFO "Hey! device opened\n");
  return 0;
}

二、release：
open的逆操作，对应于应用层的close 函数。
用法同open
代码实现如下：

static int hello_release (struct inode *inode, struct file *file)
{
  printk (KERN_INFO "Hmmm! device closed\n");
  return 0;
}

三、read:

ssize_t hello_read (struct file *filp, char *buff, size_t count, loff_t *offp)  //filp为定义的结构体指针，buff 为要读的首地址，count为读成功的字节数，第四个参数实现随机访问，一般不用
{
  ssize_t result = 0;

  if (count < 0) return -EINVAL;
  if (count > 127) count = 127;  //如果大于缓冲区的大小127，则读127个字节

  if (copy_to_user (buff, data, count))
//返回值为没有copy成功的字节数，此函数有可能引起系统睡眠，不能用于中断。
  {
    result = -EFAULT;    //此错误码返回给应用层下的errno，
  }
  else
  {
    printk (KERN_INFO "wrote %d bytes\n", count);
    result = count;
  }

  return result;
}

四、write
write用法同read。 

ssize_t hello_write (struct file *filp, const char *buf, size_t count, loff_t *f_pos)
{
  ssize_t ret = 0;

  //printk (KERN_INFO "Writing %d bytes\n", count);
  if (count > 127) return -ENOMEM;    //大于127返回给errno，内存不足
  if (copy_from_user (data, buf, count))    //同样copy_fron_user 不能用于中断。
  {
    ret = -EFAULT;
  }
  else {
    data[count] = '\0';
    printk (KERN_INFO"Received: %s\n", data);
    ret = count;
  }

  return ret;
}

五、mmap
int (*mmap) (struct file *,  struct vm_area_struct *)
把设备内存空间映射到用户空间访问，提高访问效率，减少字符交换 (作用有点类似于共享内存)
用途： video/sound/framebuffer/capture

六、unlocker_ioctl
long hello_ioctl (struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg)
用于对设备进行设置


fd 为文件描述符；
命令字cmd 指定对设备进行怎样的操作；命令字必须用宏定义；

例如实现点灯操作：
#define LED_ON  _IO('k' , 1)
#define LED_OFF  _IO('k' , 2)
ioctl (fd , LED_ON)

在驱动函数中，用switch判断命令

long hello_ioctl (struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
      int ret = 0;

      switch (cmd) {

      case HELLO_ONE:
        printk (KERN_INFO "HELLO_ONE called\n");
            break;

      case HELLO_TWO:
        printk (KERN_INFO "HELLO_TWO called\n");
        break;

      default:

int capable (int  capability) 可以用来检查调用进程的权限，例如只能有管理员才能执行此命令 HELLO_TWO：

long hello_ioctl (struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
      int ret = 0;

      switch (cmd) {

      case HELLO_ONE:
        printk (KERN_INFO "HELLO_ONE called\n");
            break;

      case HELLO_TWO:
        if(!capable(CAP_SYS_ADMIN))
        return -EPERM;
        printk (KERN_INFO "HELLO_TWO called\n");
        break;

      default: