通过ioctl函数实现灯\蜂鸣器和风扇的工作选择

相关知识点

udev创建设备节点的原理

linux操作系统中ioctl函数的使用

linux内核有意将设备的功能控制和数据的读写分成不同的函数完成，比如串口驱动，将串口的波特率、数据位宽等信息通过ioctl来实现，串口的数据收发通过read/write来实现

ioctl函数的功能码

上面的方向指的是从内核到用户还是从用户到内核，以用户作为第一人称
如果想要得到上面的表述某种功能的命名码，需要通过一些宏定义实现
#define _IOC(dir,type,nr,size) \
    (((dir)  << _IOC_DIRSHIFT) | \
     ((type) << _IOC_TYPESHIFT) | \
     ((nr)   << _IOC_NRSHIFT) | \
     ((size) << _IOC_SIZESHIFT))
  dir<<30|size<<16|type<<8|nr<<0   

#define _IO(type,nr)        _IOC(_IOC_NONE,(type),(nr),0)
#define _IOR(type,nr,size)  _IOC(_IOC_READ,(type),(nr),sizeof(size))
#define _IOW(type,nr,size)  _IOC(_IOC_WRITE,(type),(nr),sizeof(size))
#define _IOWR(type,nr,size) _IOC(_IOC_READ|_IOC_WRITE,(type),(nr),sizeof(size))

//如果想要得到一个具有某种特定含义的功能码只需要_IO\_IOW\_IOR\_IOWR就可以得到
ex:以灯的开和关为例
#define LED_ON _IOW('a',1,int)
LED_ON  01 00000000000100 01100001 00000001
#define LED_OFF _IOW('a',0,int)
LED_OFF 01 00000000000100 01100001 00000000

相关API

自动创建设备节点相关API

#include <linux/device.h>
1.向上提交目录
struct class *class_create(struct module *owner, const char *name)
功能：向上提交目录
参数：
owner:THIS_MODULE/和编译器相关的宏，这个宏是struct module类型，这个结构体
里面指定了入口和出口
name:目录名
返回值：成功返回目录结构体指针，失败返回指向错误码的指针（void *）(-error)

关于错误码的解释：
 IS_ERR()：根据地址区间的位置判断错误，IS_ERR判断目录所在的地址区间是否在最顶层的4K空间（预留空间）中，如果在就表示创建错误     
    static inline long __must_check IS_ERR(const void *ptr)
{
   
   
return IS_ERR_VALUE((unsigned long)ptr);
}
IS_ERR_VALUE(x) unlikely((x)（//cls相对于0位置的偏移量） >= (unsigned long)-MAX_ERRNO)（//0XFFFFF000）

2.向上提交设备节点
struct device *device_create(struct class *class, struct device *parent,
     dev_t devt, void *drvdata, const char *fmt, ...)
功能：提交节点信息
参数：
class:class_create创建产生的句柄
parent:NULL
devt:设备号
    MKDEV(major,minor);//根据主设备号和次设备号得到设备号
    MAJOR(dev)//根据设备号得到主设备号
    MINOR(dev)//根据设备号得到次设备号
drvdata：NULL
fmt：节点名

3.销毁节点
void device_destroy(struct class *class, dev_t devt)
功能：销毁设备节点
参数：
class:class_create创建的句柄
devt:设备号

4.销毁目录
void class_destroy(struct class *cls)
功能：销毁目录
参数：目录指针（句柄）

ioctl的相关API

系统调用函数：
#include <sys/ioctl.h>

       int ioctl(int fd, unsigned long request, ...);
 功能：通过功能码实现设备的控制
 参数：
 fd:设备文件的文件描述符
 request:功能码
 ...:可以写参数，也可以不写，写参数的时候写地址
 返回值：成功返回0，失败返回错误码     
  An ioctl() request has encoded in it whether the argument is  an  in  parameter  or  out
       parameter, and the size of the argument argp in bytes.   
  
   
     struct file_operations {
   
   
   long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int cmd, unsigned long arg);
   //将应用层request传递给cmd,
   //将应用层的...传给arg
   }；        

代码实现

tim.c文件

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

int major;//定义变量接收主设备号
char kbuf[128]={
   
   };//定义数组用于存放和用户之间拷贝的数据
gpio_t *vir_tim1;
gpio_t *vir_tim4;
unsigned int *vir_rcc;
struct class *cls;//句柄
struct device *dev;
//对应的是open()
int mycdev_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
   
   
      printk("%s:%s:%d\n",__FILE__,__func__,__LINE__);
      return 0;
}
//read()
ssize_t mycdev_read(struct file *file, char __user *ubuf, size_t size, loff_t *loff)
{
   
   
    //size参数是用户期待读到的字节长度
    int ret;
    if(size>sizeof(kbuf))
    size=sizeof(kbuf);
    ret=copy_to_user(ubuf,kbuf,size);
    if(ret)
    {
   
   
        printk("数据从内核向用户拷贝失败\n");
        return -EIO;
    }
     
       return size;
}
//write()
ssize_t mycdev_write(struct file *file, const char __user *ubuf, size_t size,