使用ioctl点亮三盏灯，并且实现接收字符串与结构体的打印信息

已于 2023-03-17 16:37:00 修改
阅读量138 收藏
点赞数
文章标签： linux 嵌入式硬件 驱动开发
于 2023-03-16 20:05:21 首次发布
版权声明：本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。
本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_53140444/article/details/129597383
版权
本文展示了如何使用Makefile配置针对不同架构的Linux内核模块编译，并提供了包含打开、读取、写入和ioctl操作的字符设备驱动代码示例。驱动程序控制LED灯，并处理用户空间的控制请求。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

实现过程：

Makefile:

#定义一个存放架构变量
ARCH ?= X86
#定义一个存放文件名变量
modname ?= demo

ifeq ($(ARCH),arm)
#定义一个变量，存放linux内核源码目录,生成ARM架构
KERNEDIR:=/home/ubuntu/linux-5.10.61
else
#定义一个变量，存放ubuntu的linux内核源码目录,生成X86架构
KERNEDIR:=/lib/modules/$(shell uname -r)/build
endif
#定义一个变量，开启一个终端，执行pwd命令
PWD:=$(shell pwd)

all:
	@#-C:跳转到内核顶层目录下,读取内核顶层目录下的Makefile文件
	@#在内核源码顶层目录下执行:make M=$(shell pwd) modules
	@#M=$(shell pwd)：回到当前目录下，只编译当前目录下的文件
	@#make modules:采用模块化方式进行编译
	make -C $(KERNEDIR) M=$(shell pwd) modules
clean:
	make -C $(KERNEDIR) M=$(shell pwd) clean

#指定模块化方式编译的文件
obj-m:=$(modname).o

myled.h:

#ifndef __MYLED_H__
#define __MYLED_H__

typedef struct {
	volatile unsigned int MODER;   // 0x00
	volatile unsigned int OTYPER;  // 0x04
	volatile unsigned int OSPEEDR; // 0x08
	volatile unsigned int PUPDR;   // 0x0C
	volatile unsigned int IDR;     // 0x10
	volatile unsigned int ODR;     // 0x14
	volatile unsigned int BSRR;    // 0x18
	volatile unsigned int LCKR;    // 0x1C 
	volatile unsigned int AFRL;    // 0x20 
	volatile unsigned int AFRH;    // 0x24
	volatile unsigned int BRR;     // 0x28
	volatile unsigned int res;
	volatile unsigned int SECCFGR; // 0x30
}gpio_t;

//GPIOE基地址
#define PHY_GPIOE_ADDR 0x50006000
#define PHY_GPIOF_ADDR 0x50007000
//RCC基地址：0x50000A28
#define PHY_RCC_LED1 0x50000A28

//开关灯命令码
#define LED_ON _IOW('a',1,int)
#define LED_OFF _IOW('a',0,int)
enum{
	LED1,
	LED2,
	LED3,
};

//字符串命令码
#define UACCESS_BUF _IOW('a',1,char[128])

//结构体命令码
typedef struct 
{
	int high;
	int width;
}image_t;
#define IMAGE_T _IOW('a',1,image_t)
#endif

mycdev.c:

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/io.h>
#include "myled.h"
#include <linux/device.h>

#define CNAME "myled"

int major;  //主设备号
char kbuf[128] = {0};   //接收用户信息数组
image_t image;          //接收结构体信息
gpio_t* virt_gpioe = NULL;  //GPIOE组的虚拟地址
gpio_t* virt_gpiof = NULL;  //GPIOF组的虚拟地址
unsigned int* virt_rcc = NULL;  //RCC的虚拟地址
struct class* cls = NULL;   //自动创建设备节点提交目录信息
struct device* dev = NULL;   //自动创建设备节点提交设备信息

#define LED1_ON  (virt_gpioe->ODR |= (0x1 << 10))
#define LED1_OFF  (virt_gpioe->ODR &= (~(0x1 << 10)))
#define LED2_ON  (virt_gpiof->ODR |= (0x1 << 10))
#define LED2_OFF  (virt_gpiof->ODR &= (~(0x1 << 10)))
#define LED3_ON  (virt_gpioe->ODR |= (0x1 << 8))
#define LED3_OFF  (virt_gpioe->ODR &= (~(0x1 << 8)))

int myled_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    printk("%s:%s:%d\n",__FILE__,__func__,__LINE__);
    return 0;
}
ssize_t myled_read (struct file *file, char __user *ubuf, size_t size, loff_t *loff)
{
    int ret;
    printk("%s:%s:%d\n",__FILE__,__func__,__LINE__);
    //1.校验传输数据的大小，如果用户空间写的数据比内核空间数据大小大，需要更正大小
    if(size > sizeof(kbuf)) size = sizeof(kbuf);
    //2.将数据从内核空间拷贝到用户空间
    ret = copy_to_user(ubuf,&image,size);
    if(ret) //3.判断是否错误
    {
        printk("copy to user is error\n");
        return -EIO;
    }
    return size; //5.返回拷贝数据大小
}
ssize_t myled_write(struct file *file, const char __user *ubuf, size_t size, loff_t *loff)
{
    int ret;
    printk("%s:%s:%d\n",__FILE__,__func__,__LINE__);
    //1.校验传输数据的大小，如果用户空间写的数据比内核空间数据大小大，需要更正大小
    if(size > sizeof(kbuf)) size = sizeof(kbuf);
    //2.将数据从用户空间拷贝到内核空间
    ret = copy_from_user(kbuf,ubuf,size);
    if(ret) //3.判断是否错误
    {
        printk("copy from user is error\n");
        return -EIO;
    }
    //4.打印传递数据内容
    printk("copy from user kbuf:%s\n",kbuf);
    //kbuf[0]:代表操作的是那一盏灯，kbuf[0] = 0  kbuf[0] = 1 kbuf[0] = 2
    //kbuf[1]:代表led灯的状态   kbuf[1] = 0  kbuf[1] = 1
    switch(kbuf[0])
    {
    case 0:
        kbuf[1]?LED1_ON:LED1_OFF;
        break;
    case 1:
        kbuf[1]?LED2_ON:LED2_OFF;
        break;
    case 2:
        kbuf[1]?LED3_ON:LED3_OFF;
        break;
    }
    return size; //5.返回拷贝数据大小
}

long myled_ioctl (struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long args)
{

    //1.判断cmd switch(cmd),需要控制灯还是打印字符串、结构体
    //2.判断操作哪盏灯进行点亮，打印的内容是什么等 copy_from_user
    int whitch; //需要操作的灯是哪一盏
    int ret;    //接收用户信息的函数返回值
    switch(cmd)
    {
    case LED_ON:    //开灯操作
        ret = copy_from_user(&whitch,(void*)args,sizeof(int));
        if(ret)
        {
            printk("copy from user is error\n");
            return -EIO;
        }
        switch (whitch)
        {
            case LED1:
                LED1_ON;
                break;
            case LED2:
                LED2_ON;
                break;
            case LED3:
                LED3_ON;
                break;
        }
    break;

    case LED_OFF:   //关灯操作
        ret = copy_from_user(&whitch,(void*)args,sizeof(int));
        if(ret)
        {
            printk("copy from user is error\n");
            return -EIO;
        }
        switch (whitch)
        {
            case LED1:
                LED1_OFF;
                break;
            case LED2:
                LED2_OFF;
                break;
            case LED3:
                LED3_OFF;
                break;
        }
        break;   

    case UACCESS_BUF:   //打印字符串操作
        ret = copy_from_user(kbuf,(void*)args,sizeof(kbuf));
        if(ret)
        {
            printk("copy from user is error\n");
            return -EIO;
        }
        printk("copy from user is :%s\n",kbuf);
        break;

     case IMAGE_T:  //接收结构体操作
        ret = copy_from_user(&image,(void*)args,sizeof(image_t));
        if(ret)
        {
            printk("copy from user is error\n");
            return -EIO;
        }
        printk("copy from user is :high=%d\n",image.high);
        printk("copy from user is :width=%d\n",image.width);
        image.high += 10;
        image.width += 10;

    }

    return 0;
}
int myled_close (struct inode *inode, struct file *file)
{
    printk("%s:%s:%d\n",__FILE__,__func__,__LINE__);
    return 0;
}

const struct file_operations fops = {
    .open = myled_open,
    .read = myled_read,
    .write = myled_write,
    .unlocked_ioctl = myled_ioctl,
    .release = myled_close,
};
static int __init mycdev_init(void)
{
    //1.注册字符设备驱动
    major = register_chrdev(0,CNAME,&fops);
    if(major < 0) //2.判断返回值
    {
        printk("register chrdev is error\n");
    }
    //2.打印主设备号
    printk("register chrdev major=%d\n",major);

    //提交目录信息
    cls = class_create(THIS_MODULE,CNAME);
    if(IS_ERR(cls))
    {
        return PTR_ERR(cls);
    }

    //提交设备信息
    dev = device_create(cls,NULL,MKDEV(major,0),NULL,"myled");
    if(IS_ERR(dev))
    {
        return PTR_ERR(dev);
    }

    //3.将物理地址映射为虚拟地址
    // 将rcc地址映射
    virt_rcc = ioremap(PHY_RCC_LED1,4);
    if(virt_rcc == NULL)
    {
        printk("rcc ioremap is error\n");
        return -ENOMEM;
    }
    //映射GPIOE地址
    virt_gpioe = ioremap(PHY_GPIOE_ADDR,sizeof(gpio_t));
    if(virt_gpioe== NULL)
    {
        printk("virt_gpioe ioremap is error\n");
        return -ENOMEM;
    }
    //映射GPIOF地址
    virt_gpiof = ioremap(PHY_GPIOF_ADDR,sizeof(gpio_t));
    if(virt_gpiof== NULL)
    {
        printk("virt_gpiof ioremap is error\n");
        return -ENOMEM;
    }

    //5.对led1---->PE10引脚初始化  对led3---->PE8引脚初始化 
    *virt_rcc |= (0x1 << 4);//5.1 使能GPIOE组时钟[4]=1
    virt_gpioe->MODER &= (~(0x3 << 20));//5.2 设置PE10引脚为输出模式 [21:20] = 01
    virt_gpioe->MODER |= (0x1 << 20);
    virt_gpioe->ODR &= (~(0x1 << 10)); //5.3 设置PE10引脚输出低电平

    //6. 对led2---->PF10引脚初始化
    *virt_rcc |= (0x1 << 5);//5.1 使能GPIOF组时钟[5]=1
    virt_gpiof->MODER &= (~(0x3 << 20));//5.2 设置PF10引脚为输出模式 [21:20] = 01
    virt_gpiof->MODER |= (0x1 << 20);
    virt_gpiof->ODR &= (~(0x1 << 10)); //5.3 设置PF10引脚输出低电平 

    //7.对led3---->PE8引脚初始化 
    virt_gpioe->MODER &= (~(0x3 << 16));//5.2 设置PE8引脚为输出模式 [17:16] = 01
    virt_gpioe->MODER |= (0x1 << 16);
    virt_gpioe->ODR &= (~(0x1 << 8)); //5.3 设置PE8引脚输出低电平
    return 0;
}

static void __exit mycdev_exit(void)
{
    //1.取消地址映射
    iounmap(virt_rcc);
    iounmap(virt_gpioe);
    iounmap(virt_gpiof);
    //2.取消设备信息
    device_destroy(cls,MKDEV(major,0));
    //3.取消目录信息
    class_destroy(cls);
    //4.注销字符设备驱动
    unregister_chrdev(major,CNAME);
}
module_init(mycdev_init);
module_exit(mycdev_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

test.c:

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include "myled.h"

int main(int argc,const char * argv[])
{
    char buf[128] = "hello world!";
    int whitch;
    int fd = -1;
    image_t image = {10,20}; //结构体赋值
    fd = open("/dev/myled",O_RDWR);
    if(fd == -1)
    {
        perror("open is error\n");
        return -1;
    }
    while(1)
    {
        whitch = LED1;
        ioctl(fd,LED_ON,&whitch);
        sleep(1);
        ioctl(fd,LED_OFF,&whitch);
        sleep(1);

        whitch = LED2;
        ioctl(fd,LED_ON,&whitch);
        sleep(1);
        ioctl(fd,LED_OFF,&whitch);
        sleep(1);

        whitch = LED3;
        ioctl(fd,LED_ON,&whitch);
        sleep(1);
        ioctl(fd,LED_OFF,&whitch);
        sleep(1);

        ioctl(fd,UACCESS_BUF,buf);
        sleep(1);

        ioctl(fd,IMAGE_T,&image);
        sleep(1);
        read(fd,&image,sizeof(image_t));
        printf("copy to user is %d\n",image.high);
        printf("copy to user is %d\n",image.width);
    }
    close(fd);
    return 0;
}

 实现效果：

评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

个

红包个数最小为10个

元

红包金额最低5元

当前余额3.43元 前往充值 >
需支付：10.00元
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付元
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明：

1.余额是钱包充值的虚拟货币，按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载，可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值