ioctl是設(shè)備驅(qū)動程序中對設(shè)備的I/O通道進(jìn)行管理的函數(shù)
。所謂對I/O通道進(jìn)行管理，就是對設(shè)備的一些特性進(jìn)行控制，例如串口的傳輸波特率、馬達(dá)的轉(zhuǎn)速等等。它的調(diào)用個數(shù)如下：?

int ioctl(int fd, ind cmd, …)；?

??? 其中fd是用戶程序打開設(shè)備時使用open函數(shù)返回的文件標(biāo)示符，cmd是用戶程序?qū)υO(shè)備的控制命令，至于后面的省略號，那是一些補(bǔ)充參數(shù)，一般最多一個，這個參數(shù)的有無和cmd的意義相關(guān)。?

??? ioctl函數(shù)是文件結(jié)構(gòu)中的一個屬性分量，就是說如果你的驅(qū)動程序提供了對ioctl的支持，用戶就可以在用戶程序中使用ioctl函數(shù)來控制設(shè)備的I/O通道。

簡單介紹一下函數(shù)：

int (*ioctl) (struct inode * node, struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg);

參數(shù)：

1)inode和file：ioctl的操作有可能是要修改文件的屬性，或者訪問硬件。要修改

文件屬性的話，就要用到這兩個結(jié)構(gòu)體了，所以這里傳來了它們的指針。

2)cmd：命令，接下來要長篇大論地說。

3)arg：參數(shù)，接下來也要長篇大論。

返回值：

1)如果傳入的非法命令，ioctl返回錯誤號-EINVAL。

2)內(nèi)核中的驅(qū)動函數(shù)返回值都有一個默認(rèn)的方法，只要是正數(shù)，內(nèi)核就會傻乎乎的認(rèn)為這是正確的返回，并把它傳給應(yīng)用層，如果是負(fù)值，內(nèi)核就會認(rèn)為它是錯誤號了。

Ioctl里面多個不同的命令，那就要看它函數(shù)的實(shí)現(xiàn)來決定返回值了。打個比方，如果ioctl里面有一個類似read的函數(shù)，那返回值也就可以像read一樣返回。

當(dāng)然，不返回也是可以的。

ioctl如何實(shí)現(xiàn)
????在驅(qū)動程序中實(shí)現(xiàn)的ioctl函數(shù)體內(nèi)，實(shí)際上是有一個switch{case}結(jié)構(gòu)，每一個case對應(yīng)一個命令碼，做出一些相應(yīng)的操作。怎么實(shí)現(xiàn)這些操作，這是應(yīng)用程序自己的事情。
在ioctl中命令碼是唯一聯(lián)系用戶程序命令和驅(qū)動程序支持的途徑。
如果有兩個不同的設(shè)備，但它們的ioctl的cmd(命令碼)卻一樣的，哪天有誰不小心打開錯了，并且調(diào)用ioctl，這樣就完蛋了。因?yàn)檫@個文件里面同樣有cmd對應(yīng)實(shí)現(xiàn)，故，我們可以自己生成未使用的命令碼。
所以在Linux核心中是這樣定義一個命令碼的。

一個cmd被分為了4個段，每一段都有各自的意義，cmd的定義在<linux/ioctl.h>。注：但實(shí)際上<linux/ioctl.h>中只是包含了<asm/ioctl.h>，這說明了這是跟平臺相關(guān)的，ARM的定義在<arch/arm/include/asm/ioctl.h>，但這文件也是包含別的文件<asm-generic/ioctl.h>，千找萬找，終于找到了。

在<asm-generic/ioctl.h>中，cmd拆分如下：

全部都在
<asm-generic/ioctl.h>
和
ioctl-number.txt
這兩個文檔有說明

http:/..../linux/include/asm-generic/ioctl.h

?

#define _IOC(dir,type,nr,size) \


??
????
??
(((dir) ?<< _IOC_DIRSHIFT) | \


????
????
((type) << _IOC_TYPESHIFT) | \


???
????
?
((nr) ? << _IOC_NRSHIFT) | \


???
????
?
((size) << _IOC_SIZESHIFT))



____________________________________

| 設(shè)備類型 | 序列號 | 方向 |數(shù)據(jù)尺寸|

|----------|--------|------|--------|

| 8 bit | 8 bit |2 bit |8~14 bit|

|----------|--------|------|--------|

這樣一來，一個命令就變成了一個整數(shù)形式的命令碼；但是命令碼非常的不直觀，所以Linux Kernel中提供了一些宏。這些宏可根據(jù)便于理解的字符串生成命令碼，或者是從命令碼得到一些用戶可以理解的字符串以標(biāo)明這個命令對應(yīng)的設(shè)備類型、設(shè)備序列號、數(shù)據(jù)傳送方向和數(shù)據(jù)傳輸尺寸。

????幻數(shù)：說得再好聽的名字也只不過是個0~0xff的數(shù)，占8bit(_IOC_TYPEBITS)。這個數(shù)是用來區(qū)分不同的驅(qū)動的，像設(shè)備號申請的時候一樣，內(nèi)核有一個文檔給出一些推薦的或者已經(jīng)被使用的幻數(shù)。在內(nèi)核文件中定義如下：
Ioctl-number.txt (f:\sourceproject\linux-kernel\linux-3.14.26-g2489c02\documentation\ioctl)

點(diǎn)擊(此處)折疊或打開

1. Code Seq#(hex)????Include File????????Comments
   
2. ========================================================
3. 0x00????00-1F????linux/fs.h????????
4. 0x00????00-1F????scsi/scsi_ioctl.h????
5. 0x00????00-1F????linux/fb.h????????
6. 0x00????00-1F????linux/wavefront.h????
7. 0x02????all????linux/fd.h
8. 0x03????all????linux/hdreg.h
9. 0x04????D2-DC????linux/umsdos_fs.h????Dead since 2.6.11,?but don't reuse these.
10. 0x06????all????linux/lp.h
11. 0x09????all????linux/raid/md_u.h
12. 0x10????00-0F????drivers/char/s390/vmcp.h
13. 0x10????10-1F????arch/s390/include/uapi/sclp_ctl.h
14. 0x10????20-2F????arch/s390/include/uapi/asm/hypfs.h
15. 0x12????all????linux/fs.h
16. ????????linux/blkpg.h
17. 0x1b????all????InfiniBand Subsystem????<http://infiniband.sourceforge.net/>
18. 0x20????all????drivers/cdrom/cm206.h
19. 0x22????all????scsi/sg.h
20. '#'????00-3F????IEEE 1394 Subsystem????Block?for?the entire subsystem
21. '$'????00-0F????linux/perf_counter.h,?linux/perf_event.h
22. .....................
23. ....................

四、CMD參數(shù)如何得出

????cmd參數(shù)在用戶程序端由一些宏根據(jù)設(shè)備類型、序列號、傳送方向、數(shù)據(jù)尺寸等生成，這個整數(shù)通過系統(tǒng)調(diào)用傳遞到內(nèi)核中的驅(qū)動程序，再由驅(qū)動程序使用解碼宏從這個整數(shù)中得到設(shè)備的類型、序列號、傳送方向、數(shù)據(jù)尺寸等信息，然后通過switch{case}結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的操作。

????Linux內(nèi)核已經(jīng)提供了相應(yīng)的宏來自動生成ioctl命令碼：

_IO(type,nr) ??//無數(shù)據(jù)傳輸 _IOR(type,nr,size)??//從設(shè)備讀數(shù)據(jù)? _IOW(type,nr,size) ?//向設(shè)備寫數(shù)據(jù) _IOWR(type,nr,size)??//同時有讀寫數(shù)據(jù)

????上面的命令已經(jīng)定義了方向，我們要傳的是幻數(shù)(type)、序號(nr)和大小(size)。在這里szie的參數(shù)只需要填參數(shù)的類型，如int，上面的命令就會幫你檢測類型的正確然后賦值sizeof(int)。????
????相對的，Linux內(nèi)核也提供了相應(yīng)的宏來從ioctl命令號種解碼相應(yīng)的域值：

_IOC_DIR(nr)??//從命令中提取方向 _IOC_TYPE(nr)?//從命令中提取幻數(shù) _IOC_NR(nr)??//從命令中提取序數(shù) _IOC_SIZE(nr) ?//從命令中提取數(shù)據(jù)大小

例：
/*include_cmd.hpp*/
#define LED_IOC_MAGIC 0x13 ?//定義幻數(shù)
#define LED_MAX_NR ? ?3 ? ? ? ? ?//定義命令的最大序數(shù)
#define?LED_GPRS_MAGIC?_IO(LED_IOC_MAGIC,0x00) ?//0x00 ?用”宏+幻數(shù)“來自動生成ioctl命令碼
#define LED_WIFI_MAGIC _IO(LED_IOC_MAGIC,0x01) ?//0x00
#define LED_BT_MAGIC _IO(LED_IOC_MAGIC,0x02) ?//0x00

/*test.cpp*/
fd = open();
ioctl(fd,LED_GPRS_MAGIC,0);
ioctl(fd,LED_GPRS_MAGIC,1);
ioctl(fd,LED_WIFI_MAGIC?,0);
ioctl(fd,LED_WIFI_MAGIC?,1);

/*test_ioctl.c*/
int test_ioctl (struct inode *node, struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
? ? if(_IOC_TYPE(cmd) !=LED_IOC_MAGIC?) return -EINVAL;? ?//提取出幻數(shù)做檢驗(yàn)
????if(_IOC_NR(cmd) >?LED_MAX_NR?) return?-EINVAL; ? ? ? ? ?//提取命令序數(shù)

? ? switch(cmd){
? ? case?LED_GPRS_MAGIC:
? ? ?if(arg==0){
? ? //..........
????}else if(arg ==1){
????//..........
????}
? ? break;
? ? case?LED_WIFI_MAGIC:
????//..........
? ? break;
????}

}

arg參數(shù)：

如果arg是一個整數(shù)，可以直接使用；
　　如果是指針，我們必須確保這個用戶地址是有效的，因此，使用之前需要進(jìn)行正確檢查。
　　內(nèi)部有檢查的，

不需要檢測的：

[cpp]?view plain?copy?

1. copy_from_user??
2. copy_to_user??
3. get_user??
4. put_user??

需要檢測
的：

[cpp]?view plain?copy?

1. __get_user??
2. __put_user?

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的IOCTL函数用法详解的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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