LINUX设备驱动程序(4)
linux 驱动的 ioctl 详细说明
linux 驱动的 ioctl 详细说明【实用版】目录1.驱动概述2.ioctl 的作用3.ioctl 的参数4.ioctl 的返回值5.ioctl 的错误码6.设备相关的 ioctl 调用7.总结正文1.驱动概述在 Linux 系统中，驱动程序是一种特殊的程序，它们用于控制和管理硬件设备。
驱动程序通过系统调用接口与操作系统内核进行交互，以实现对硬件设备的控制和管理。
在 Linux 中，声卡驱动程序是一个重要的驱动程序类型，它用于控制和管理声卡设备。
2.ioctl 的作用ioctl（input/output control）是 Linux 系统中的一个重要系统调用，它用于实现对设备驱动程序的控制和管理。
ioctl 函数通过传递特定的参数，可以实现对设备进行配置、控制和查询等操作。
对于声卡驱动程序来说，ioctl 函数可以用于实现对声卡设备的各种控制和管理操作。
3.ioctl 的参数ioctl 函数的参数主要包括两个部分：一个是设备文件描述符，它是通过 open、create 等系统调用创建的；另一个是参数缓冲区，它用于存储 ioctl 函数所需的参数。
此外，ioctl 函数还可能需要一些其他参数，具体取决于所使用的设备类型和操作。
4.ioctl 的返回值ioctl 函数的返回值表示函数执行的结果。
如果函数执行成功，则返回 0；如果发生错误，则返回 -1，并设置相应的错误码。
错误码可以通过 errno 系统变量获取。
5.ioctl 的错误码ioctl 函数返回的错误码可以用来判断函数执行是否成功。
常见的错误码包括：- EINVAL：无效的参数。
- EIO：设备 I/O 错误。
- EAGAIN：设备繁忙，需要重试。
- ENODEV：指定的设备不存在。
- ENOENT：指定的设备文件描述符无效。
6.设备相关的 ioctl 调用不同的设备类型可能需要使用不同的 ioctl 函数进行控制和管理。
对于声卡设备，常见的 ioctl 调用包括：- audio_ioctl：用于实现对声卡设备的音频输入输出控制。
Linux设备驱动程序原理及框架-内核模块入门篇
Linux设备驱动程序原理及框架-内核模块入门篇内核模块介绍应用层加载模块操作过程内核如何支持可安装模块内核提供的接口及作用模块实例内核模块内核模块介绍Linux采用的是整体式的内核结构，这种结构采用的是整体式的内核结构，采用的是整体式的内核结构的内核一般不能动态的增加新的功能。
为此，的内核一般不能动态的增加新的功能。
为此，Linux提供了一种全新的机制，叫(可安装) 提供了一种全新的机制，可安装) 提供了一种全新的机制模块” )。
利用这个机制“模块”(module)。
利用这个机制，可以)。
利用这个机制，根据需要，根据需要，在不必对内核重新编译链接的条件将可安装模块动态的插入运行中的内核，下，将可安装模块动态的插入运行中的内核，成为内核的一个有机组成部分；成为内核的一个有机组成部分；或者从内核移走已经安装的模块。
正是这种机制，走已经安装的模块。
正是这种机制，使得内核的内存映像保持最小，的内存映像保持最小，但却具有很大的灵活性和可扩充性。
和可扩充性。
内核模块内核模块介绍可安装模块是可以在系统运行时动态地安装和卸载的内核软件。
严格来说，卸载的内核软件。
严格来说，这种软件的作用并不限于设备驱动，并不限于设备驱动，例如有些文件系统就是以可安装模块的形式实现的。
但是，另一方面，可安装模块的形式实现的。
但是，另一方面，它主要用来实现设备驱动程序或者与设备驱动密切相关的部分(如文件系统等)。
密切相关的部分(如文件系统等)。
课程内容内核模块介绍应用层加载模块操作过程内核如何支持可安装模块内核提供的接口及作用模块实例内核模块应用层加载模块操作过程内核引导的过程中，会识别出所有已经安装的硬件设备，内核引导的过程中，会识别出所有已经安装的硬件设备，并且创建好该系统中的硬件设备的列表树：文件系统。
且创建好该系统中的硬件设备的列表树：/sys 文件系统。
(udev 服务就是通过读取该文件系统内容来创建必要的设备文件的。
)。
Linux下的硬件驱动——USB设备
Linux下的硬件驱动——USB设备什么是USB设备？USB即Universal Serial Bus，翻译过来就是通用串行总线。
它是一种规范化的、快速的、热插拔的串行输入/输出接口。
USB接口常被用于连接鼠标、键盘、打印机、扫描仪、音频设备、存储设备等外围设备。
Linux下的USB驱动在Linux系统中，每个USB设备都需要一个相应的驱动程序来驱动。
从Linux 2.4开始，内核提供了完整的USB设备支持。
对于每个USB设备，内核都会自动加载对应的驱动程序。
Linux下的USB设备驱动程序主要分为以下几个部分：USB核心驱动程序USB核心驱动程序是操作系统内核中处理USB设备的核心模块，负责与各种类型的USB设备进行通信，包括主机控制器、USB总线、USB设备等。
它与驱动程序和应用程序之间起到了桥梁的作用，为驱动程序提供了USB设备的基础支持。
USB设备驱动程序USB设备驱动程序是与特定USB设备相对应的驱动程序，为USB设备提供具体的读写功能和其他控制功能。
USB核心驱动程序和USB设备驱动程序之间的接口USB核心驱动程序和USB设备驱动程序之间的接口是指USB层和应用程序层之间的接口，负责传递各种USB操作的命令和数据。
如何编译一个USB设备驱动编译一个USB设备驱动程序需要按照以下步骤进行：步骤一：安装必要的软件包首先需要安装编译和调试USB设备驱动所需的软件包，包括编译工具链、内核源代码、内核头文件等。
sudo apt-get install build-essential linux-source linux-headers-`una me -r`步骤二：编写代码现在可以编写USB设备驱动程序的代码，此处不做详细介绍。
步骤三：编译代码在终端窗口中进入USB设备驱动程序所在的目录下，输入以下命令进行编译：make此命令将会编译USB设备驱动程序，并生成一个将驱动程序与内核进行连接的模块文件。
如何在Linux系统中安装驱动程序
如何在Linux系统中安装驱动程序Linux系统作为一个开源的操作系统，广泛应用于各种设备和领域。
而安装驱动程序是在Linux系统中使用外部硬件设备的关键步骤之一。
在本文中，我们将学习如何在Linux系统中安装驱动程序的方法和步骤。
1. 检查硬件设备在安装驱动程序之前，首先需要确定硬件设备的型号和制造商。
可以通过查询设备的型号或者查看设备的相关文档来获取这些信息。
这是非常重要的，因为不同的设备可能需要不同的驱动程序来正确地工作。
2. 更新系统在安装驱动程序之前，确保你的Linux系统已经是最新的状态。
可以通过在终端中运行以下命令来更新系统：```sudo apt-get updatesudo apt-get upgrade```更新系统可以确保你拥有最新的软件包和驱动程序，以获得更好的兼容性和性能。
3. 查找合适的驱动程序一般来说，大部分硬件设备的驱动程序都可以在Linux系统的软件仓库中找到。
可以通过使用包管理器（如apt、yum等）来查找并安装合适的驱动程序。
运行以下命令来搜索并安装特定的驱动程序：```sudo apt-cache search 驱动程序名称sudo apt-get install 驱动程序名称```注意替换“驱动程序名称”为具体的驱动程序名称。
安装驱动程序可能需要输入管理员密码和确认安装。
如果你无法在软件仓库中找到合适的驱动程序，可以转向设备的制造商网站或者开源社区来获取。
下载驱动程序后，根据驱动程序提供的文档和说明来安装。
4. 编译和安装驱动程序有些驱动程序可能需要手动编译和安装。
在这种情况下，你需要确保你的系统已经安装了编译工具（如GCC、make等）。
在终端中切换到驱动程序所在的目录，并按照以下步骤进行编译和安装：```./configuremakesudo make install```以上命令将分别进行配置、编译和安装驱动程序。
在进行安装之前，可能需要输入一些配置选项或者确认安装。
Linux视频设备驱动编程(v4l2编程)
Linux视频设备驱动编程(v4l2编程)一.什么是video4linuxVideo4linux2（简称V4L2),是linux中关于视频设备的内核驱动。
在Linux 中，视频设备是设备文件，可以像访问普通文件一样对其进行读写，摄像头在/dev/video0下。
二、一般操作流程（视频设备）：1. 打开设备文件。
int fd=open(”/dev/video0″,O_RDWR);2. 取得设备的capability，看看设备具有什么功能，比如是否具有视频输入,或者音频输入输出等。
VIDIOC_QUERYCAP,struct v4l2_capability3. 选择视频输入，一个视频设备可以有多个视频输入。
VIDIOC_S_INPUT,struct v4l2_input4. 设置视频的制式和帧格式，制式包括PAL，NTSC，帧的格式个包括宽度和高度等。
VIDIOC_S_STD,VIDIOC_S_FMT,struct v4l2_std_id,struct v4l2_format5. 向驱动申请帧缓冲，一般不超过5个。
struct v4l2_requestbuffers6. 将申请到的帧缓冲映射到用户空间，这样就可以直接操作采集到的帧了，而不必去复制。
mmap7. 将申请到的帧缓冲全部入队列，以便存放采集到的数据.VIDIOC_QBUF,struct v4l2_buffer8. 开始视频的采集。
VIDIOC_STREAMON9. 出队列以取得已采集数据的帧缓冲，取得原始采集数据。
VIDIOC_DQBUF10. 将缓冲重新入队列尾,这样可以循环采集。
VIDIOC_QBUF11. 停止视频的采集。
VIDIOC_STREAMOFF12. 关闭视频设备。
close(fd);三、常用的结构体(参见/usr/include/linux/videodev2.h)：struct v4l2_requestbuffers reqbufs;//向驱动申请帧缓冲的请求，里面包含申请的个数struct v4l2_capability cap;//这个设备的功能，比如是否是视频输入设备struct v4l2_input input; //视频输入struct v4l2_standard std;//视频的制式，比如PAL，NTSCstruct v4l2_format fmt;//帧的格式，比如宽度，高度等struct v4l2_buffer buf;//代表驱动中的一帧v4l2_std_id stdid;//视频制式，例如：V4L2_STD_PAL_Bstruct v4l2_queryctrl query;//查询的控制struct v4l2_control control;//具体控制的值下面具体说明开发流程（网上找的啦，也在学习么）打开视频设备在V4L2中，视频设备被看做一个文件。
Linux设备驱动程序加载卸载方法insmod和modprobe命令
Linux设备驱动程序加载卸载⽅法insmod和modprobe命令linux加载/卸载驱动有两种⽅法。
1.modprobe注：在使⽤这个命令加载模块前先使⽤depmod -a命令⽣成modules.dep⽂件，该⽂件位于/lib/modules/$(uname -r)⽬录下；modprobe命令智能地向内核中加载模块或者从内核中移除模块，可载⼊指定的个别模块，或是载⼊⼀组相依的模块。
modprobe会根据depmod所产⽣的依赖关系，决定要载⼊哪些模块。
若在载⼊过程中出错，modprobe会卸载整组的模块。
载⼊模块的命令:(1) 载⼊指定的模块：modprobe drv.ko(2) 载⼊全部模块：modprobe -a卸载模块的命令：modprobe -r drv.komodprobe命令⽤于智能地向内核中加载模块或者从内核中移除模块。
modprobe可载⼊指定的个别模块，或是载⼊⼀组相依的模块。
modprobe会根据depmod所产⽣的相依关系，决定要载⼊哪些模块。
若在载⼊过程中发⽣错误，在modprobe会卸载整组的模块。
选项-a或--all：载⼊全部的模块；-c或--show-conf：显⽰所有模块的设置信息；-d或--debug：使⽤排错模式；-l或--list：显⽰可⽤的模块；-r或--remove：模块闲置不⽤时，即⾃动卸载模块；-t或--type：指定模块类型；-v或--verbose：执⾏时显⽰详细的信息；-V或--version：显⽰版本信息；-help：显⽰帮助。
参数模块名：要加载或移除的模块名称。
实例查看modules的配置⽂件：modprobe -c这⾥，可以查看modules的配置⽂件，⽐如模块的alias别名是什么等。
会打印许多⾏信息，例如其中的⼀⾏会类似如下：alias symbol:ip_conntrack_unregister_notifier ip_conntrack列出内核中所有已经或者未挂载的所有模块：modprobe -l这⾥，我们能查看到我们所需要的模块，然后根据我们的需要来挂载；其实modprobe -l读取的模块列表就位于/lib/modules/`uname -r`⽬录中；其中uname -r是内核的版本，例如输出结果的其中⼀⾏是：/lib/modules/2.6.18-348.6.1.el5/kernel/net/netfilter/xt_statistic.ko挂载vfat模块：modprobe vfat这⾥，使⽤格式modprobe 模块名来挂载⼀个模块。
LINUX设备驱动开发详解
LINUX设备驱动开发详解概述LINUX设备驱动开发是一项非常重要的任务，它使得硬件设备能够与操作系统进行有效地交互。
本文将详细介绍LINUX设备驱动开发的基本概念、流程和常用工具，帮助读者了解设备驱动开发的要点和技巧。
设备驱动的基本概念设备驱动是连接硬件设备和操作系统的桥梁，它负责处理硬件设备的输入和输出，并提供相应的接口供操作系统调用。
设备驱动一般由设备驱动程序和设备配置信息组成。
设备驱动程序是编写解决设备驱动的代码，它负责完成设备初始化、IO操作、中断处理、设备状态管理等任务。
设备驱动程序一般由C语言编写，使用Linux内核提供的API函数进行开发。
设备配置信息是定义硬件设备的相关参数和寄存器配置的文件，它告诉操作系统如何与硬件设备进行交互。
设备配置信息一般以设备树或者直接编码在设备驱动程序中。
设备驱动的开发流程设备驱动的开发流程包括设备初始化、设备注册、设备操作函数编写和设备驱动注册等几个主要步骤。
下面将详细介绍这些步骤。
设备初始化设备初始化是设备驱动开发的第一步，它包括硬件初始化和内存分配两个主要任务。
硬件初始化是对硬件设备进行基本的初始化工作，包括寄存器配置、中断初始化等。
通过操作设备的寄存器，将设备设置为所需的状态。
内存分配是为设备驱动程序分配内存空间以便于执行。
在设备初始化阶段，通常需要为设备驱动程序分配一块连续的物理内存空间。
设备注册设备注册是将设备驱动程序与设备对象进行关联的过程，它使得操作系统能够正确地管理设备。
设备注册包括设备号分配、设备文件创建等操作。
设备号是设备在系统中的唯一标识符，通过设备号可以找到设备对象对应的设备驱动程序。
设备号分配通常由操作系统负责，设备驱动程序通过注册函数来获取设备号。
设备文件是用户通过应用程序访问设备的接口，它是操作系统中的一个特殊文件。
设备文件的创建需要通过设备号和驱动程序的注册函数来完成。
设备操作函数编写设备操作函数是设备驱动程序的核心部分，它包括设备打开、设备关闭、读和写等操作。
Linux网络驱动开发步骤
Linux网络设备驱动程序开发Linux系统对网络设备驱动的体系结构如下图所示，划分为4层：开发网络设备驱动程序，我们需要完成的主要工作是编写设备驱动功能层的相关函数以填充net_device数据结构的内容并将net_device注册入内核。
各层介绍一、网络设备接口层网络设备接口层为网络设备定义了统一、抽象的数据结构net_device结构体，包含网络设备的属性描述和操作接口。
主要包含如下几部分：（1）全局信息。
char name[IFNAMESIZ]; //name是网络设备的名称int (*init)(struct net_device *dev); /*init 为设备初始化函数指针，如果这个指针被设置了，则网络设备被注册时将调用该函数完成对net_device 结构体的初始化。
设备驱动程序可以不实现这个函数并将其赋值为NULL。
*/（2）硬件信息。
unsigned long mem_end; //设备所使用的共享内存的起始地址unsigned long mem_start; //设备所使用的共享内存的结束地址unsigned long base_addr; //网络设备I/O 基地址unsigned char irq; //设备使用的中断号unsigned char if_port; //多端口设备使用哪一个端口，该字段仅针对多端口设备unsigned char dma; //指定分配给设备的DMA通道（3）接口信息。
unsigned short hard_header_len; //网络设备的硬件头长度，以太网设备为ETH_HLEN-14unsigned short type; //接口的硬件类型unsigned mtu; //最大传输单元（MTU）unsigned char dev_addr[MAX_ADDR_LEN]; //存放设备的硬件地址unsigned char broadcast[MAX_ADDR_LEN]; /*存放设备的广播地址, 以太网设备的广播地址为6个0xFF。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
协议简介
对于网络的正式介绍一般都采用 OSI （Open Systems Interconnection）模型， 但是Linux 中网络栈的介绍一般分为四层的 Internet 模型。
协议栈层次对比
OSI七层网络模型 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层
数据链路层 物理层
Linux TCP/IP 四层概念模型
网络协议
网络协议层用于实现各种具体的网络协议， 如： TCP、UDP 等。
设备无关接口
设备无关接口将协议与各种网络设备驱动连接在一起。 这一层提供一组通用函数供底层网络设备驱动程序使用，让 它们可以对高层协议栈进行操作。
首先，设备驱动程序可能会通过调用 register_netdevice 或 unregister_netdevice 在内核中 进行注册或注销。调用者首先填写 net_device 结构，然后 传递这个结构进行注册。内核调用它的 init 函数（如果定义 了这种函数），然后执行一组健全性检查，并将新设备添加 到设备列表中（内核中的活动设备链表）。
驱动程序
网络栈底部是负责 管理物理网络设备 的设备驱动程序。
第二节 网卡驱动程序设计
设备注册
设备描述：
每个网络接口都由一个 net_device结构来描述
注册： 网络接口驱动的注册方式与字符驱动不同之处在于 它没有主次设备号，并使用如下函数注册。
int register_netdev(struct net_device *dev）
Linux网络子系统架构
Linux协议架构
Linux 网络子系统的顶部是系统调用接口。它为用 户空间的应用程序提供了一种访问内核网络子系统 的方法。位于其下面的是一个协议无关层，它提供 了一种通用方法来使用传输层协议。然后是具体协 议的实现，在 Linux 中包括内嵌的协议 TCP、 UDP，当然还有 IP。然后是设备无关层，它提供了 协议与设备驱动通信的通用接口，最下面是设备驱 动程序。
2、struct net_device *alloc_etherdev(int sizeof_priv)
两个 net_device 的主要成员包括:
❖ char name[IFNAMSIZ] 设备名,如：eth%d
❖ unsigned long state 设备状态
设备无关接口
要从协议层向设备发送数据，需要使用 dev_queue_xmit 函数，这个函数对数据进行排队， 并交由底层设备驱动程序进行最终传输
报文的接收通常是使用 netif_rx 执行的。当底 层设备驱动程序接收一个报文（包含在所分配的 sk_buff 中）时，就会通过调用 netif_rx 将 数据 上传至设备无关层，然后，这个函数通过 netif_rx_schedule 将 sk_buff 在上层协议队列中 进行排队，供以后进行处理。
应用层
传输层 网际层
网络接口
对应网络协议 TFTP, FTP, NFS, WAIS Telnet, Rlogin, SNMP, Gopher
SMTP, DNS TCP, UDP
IP, ICMP, ARP, RARP, AKP, UUCP FDDI, Ethernet, Arpanet, PDN,
SLIP, PPP IEEE 802.1A, IEEE 802.2
传输层
传输层的功能包括：格式化信息流、提供可 靠传输。传输层包括TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）和UDP （User Datagram Protocol，用户数据报 协议），它们是传输层中最主要的协议。
应用层
应用层位于协议栈的顶端，它的主要任务是 服务于应用，如利用FTP（文件传输协议） 传输一个文件。常见的应用层协议有： HTTP，FTP，Telnet等。应用层是Linux网 络设定很关键的一层，Linux服务器的配置 文档主要针对应用层中的协议。
结构分配
net_device结构的分配可使用如下内核函数
1、struct net_device *alloc_netdev(int sizeof_priv, const char *mask, void (*setup)(struct net_device *))
sizeof_priv 私有数据区大小； mask：设备名； setup 初始化函数
❖ unsigned long base_addr I/O 基地址
❖ unsigned char irq 中断号
net_device
❖ int (*init)(struct net_device *dev)
初始化函数.该函数在register_netdev时被 调用来完成对 net_device 结构的初始化
网络接口
网络接口把数据链路层和物理层放在一 起，提供访问物理设备的驱动程序，对 应的网络协议主要是以太网协议。
网际层
网络层协议管理离散的计算机间的数据传输， 如IP协议为用户和远程计算机提供了信息包 的传输方法，确保信息包能正确地到达目的 机器。重要的网络层协议包括ARP（地址解 析协议）、ICMP（Internet控制消息协议） 和IP协议（网际协议）等。
提纲
理论： 网络体系架构 网卡驱动设计 网卡驱动分析 触摸屏驱动分析
实验: 网卡驱动设计 触摸屏驱动设计
第一节 网络体系架构
体系架构
体系架构方面需要掌握的知识点： 1. Linux的网络子系统架构 2. Linux的协议栈层次
协议栈
Linux的优点之一在于它丰富而稳定的 网络协议栈。其范围从协议无关层（例 如通用 socket 层接口或设备层）到各 种具体的网络协议实现。
系统调用接口
为应用程序提供访问内核网络子系 统的方法：Socket系统调用。
协议无关接口
实现一组通用函数来访问各种不同的协议： 通过socket实现。Linux 中的 socket 使用 struct sock来描述，这个结构包含了特定 socket 所需要的所有状态信息，还包括 socket 所使用的特定协议和在 socket 上可 以执行的一些操作。