Linux中与驱动相关的ioctl函数

来源：互联网发布：mac 安装ruby2.2.2 编辑：程序博客网时间：2024/04/30 01:54

一: ioctl函数的作用

ioctl用于向设备发控制和配置命令 ，有些命令也需要读写一些数据，但这些数据是不能用read/write读写的，称为Out-of-band数据。也就是说，read/write读写的数据是in-band数据，是I/O操作的主体，而ioctl命令传送的是控制信息，其中的数据是辅助的数据。

    ioctl是设备驱动程序中对设备的I/O通道进行管理的函数,所谓对I/O通道进行管理，就是对设备的一些特性进行控制，例如，在串口线上收发数据通过read/write操作，而串口的波特率、校验位、停止位通过ioctl设置，A/D转换的结果通过read读取，而A/D转换的精度和工作频率通过ioctl设置。
    ioctl函数是文件结构中的一个属性分量，就是说如果你的驱动程序提供了对ioctl的支持，用户就可以在用户程序中使用ioctl函数控制设备的I/O通道。
    如果不用ioctl的话，也可以实现对设备I/O通道的控制，但那就是蛮拧了。例如，我们可以在驱动程序中实现write的时候检查一下是否有特殊约定的数据流通过，如果有的话，那么后面就跟着控制命令（一般在socket编程中常常这样做）。但是如果这样做的话，会导致代码分工不明，程序结构混乱，程序员自己也会头昏眼花的。
　　
　　所以，我们就使用ioctl来实现控制的功能。要记住，用户程序所作的只是通过命令码告诉驱动程序它想做什么，至于怎么解释这些命令和怎么实现这些命令，这都是驱动程序要做的事情。

二： ioctl()用法
int ioctl(int fd, ind cmd, …)；

其中fd就是用户程序打开设备时使用open函数返回的文件标示符，cmd就是用户程序对设备的控制命令，至于后面的省略号，那是一些补充参数，一般最多一个，有或没有是和cmd的意义相关的。下面是一个关于V4L视频采集中用到的用ioctl来配置视频采集设备（USB摄像头）的一些特性参数的例子：

1. 定义设备结构体

    struct vdIn {
    int fd ; //设备描述符
    char *videodevice ; //设备节点，在linux下，通用的视频采集设备节点为/dev/video0
    struct video_mmap vmmap;
    struct video_capability videocap;
    int mmapsize;
    struct video_mbuf videombuf;
    struct video_picture videopict;
    struct video_window videowin;
    struct video_channel videochan;
    int cameratype ;
    char *cameraname;
    char bridge[9];
    int sizenative; // available size in jpeg
    int sizeothers;    // others palette
    int palette; // available palette
    int norme ; // set spca506 usb video grabber
    int channel ; // set spca506 usb video grabber
    int grabMethod ;
    unsigned char *pFramebuffer;
    unsigned char *ptframe[4];
    int framelock[4];
    pthread_mutex_t grabmutex;
    int framesizeIn ;
    volatile int frame_cour;
    int bppIn;
    int hdrwidth;
    int hdrheight;
    int formatIn;
    int signalquit;
    };

2. 设备节点赋值， "/dev/video0"是真实的物理摄像头设备在linux中的表示

    if (videodevice == NULL || *videodevice == 0)
    {
      videodevice = "/dev/video0";
    }

3. 调用设备初始化函数

   struct vdIn videoIn;  //在spcav4l.h中定义
   videodevice = "/dev/video0"; //节点
   int width = 352; //宽
   int height = 288;   //高
   int format = VIDEO_PALETTE_JPEG; //格式
   int grabmethod = 1;

   memset (&videoIn, 0, sizeof (struct vdIn));
if (init_videoIn(&videoIn, videodevice, width, height, format,grabmethod) != 0)

    if(debug) printf (" damned encore rate !!\n");

4. 设备初始化函数传值

int init_videoIn (struct vdIn *vd, char *device, int width, int height,
          int format, int grabmethod)
{
int err = -1;
int i;
if (vd == NULL || device == NULL)
    return -1;
if (width == 0 || height == 0)
    return -1;
if(grabmethod < 0 || grabmethod > 1)
    grabmethod = 1; //read by default;
    // check format
vd->videodevice = NULL;
vd->cameraname = NULL;
vd->videodevice = NULL;
vd->videodevice = (char *) realloc (vd->videodevice, 16);
vd->cameraname = (char *) realloc (vd->cameraname, 32);

snprintf (vd->videodevice, 12, "%s", device);
if(debug) printf("video %s \n",vd->videodevice);

memset (vd->cameraname, 0, sizeof (vd->cameraname));
memset(vd->bridge, 0, sizeof(vd->bridge));
vd->signalquit = 1;//信号设置
vd->hdrwidth = width;
vd->hdrheight = height;
/* compute the max frame size */
vd->formatIn = format; //传进来的 format = VIDEO_PALETTE_JPEG;
vd->bppIn = GetDepth (vd->formatIn);

vd->grabMethod = grabmethod; //mmap or read
vd->pFramebuffer = NULL;
/* init and check all setting */

err = init_v4l (vd); // V4L初始化函数
....................................................
}

5. V4L初始化函数

static int init_v4l (struct vdIn *vd)
{
int f;
int erreur = 0;
int err;
if ((vd->fd = open (vd->videodevice, O_RDWR)) == -1)//打开
exit_fatal ("ERROR opening V4L interface");

if (ioctl (vd->fd, VIDIOCGCAP, &(vd->videocap) ) == -1)
exit_fatal ("Couldn't get videodevice capability");

....................................

在视频采集之前，先要对Video4Linux进行初始化

初始化阶段用ioctl(int fd, ind cmd, …) 函数和设备进行“对话”。Fd是设备的文件描述符，cmd是用户程序对设备的控制命令，省略号一般是一个表示类型长度的参数，也可以没有。初始化步骤如下：

1.打开视频：

open (vd->videodevice, O_RDWR))

2. 读video_capability 中信息包括设备名称，支持最大最小分辨率，信号源信息等。

调用函数ioctl (vd->fd, VIDIOCGCAP, &(vd->videocap))成功后可读取vd->capability各分量

   video_capability是Video4linux支持的数据结构， video_capability 包含设备的基本信息（设备名称、支持的最大最小分辨率、信号源信息等）,包含的分量：
•name[32]   //设备名称
•maxwidth ,maxheight,minwidth,minheight
•Channels //信号源个数
•type    //是否能capture，彩色还是黑白，是否能裁剪等等。值如VID_TYPE_CAPTURE等

struct video_capability
{
char name[32];
int type;
int channels; /* Num channels */
int audios; /* Num audio devices */
int maxwidth; /* Supported width */
int maxheight; /* And height */
int minwidth; /* Supported width */
int minheight; /* And height */
};

3.对采集图象的各种属性进行设置，分为两步首先获取摄象头缓冲区中video_picture中信息调用函数ioctl(vd->fd, VIDIOCGPICT, &(vd->picture))；然后改变video_picture中分量的值，为vd->videopict分量赋新值，调用 ioctl (vd->fd, VIDIOCSPICT, &vd->videopict)即可实现