【Linux Device Driver】—（3.1）—ioctl——原理

大部分驱动除了需要具备读写设备能力外，还需要具备对硬件控制的能力，例如：要求设备报告错误信息改变模特率，这些操作常常通过ioctl方法来实现！

这里的东西看上去的却挺多，但是还是依照此次的原则，只是对自己知识的一个复习，所以也就懒得贴那么多的文字。

 

1、ioctl方法

 

用户空间：

int ioctl(int fd, unsigned long cmd, ...);

原型中的省略号表示这是一个可选的参数，存在与否依赖于控制命令（第2个参数）是否涉及到与设备的数据交互。

 

内核：

#include <linus/fs.h>// 不使用BLK（大内核锁），降使用此种函数指针代替ioctllong (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);// 兼容64位系统，将使用此函数指针代替long (*compat_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);

这里如果cmd命令不涉及数据传输，被驱动操作接收到的arg值是无定义的。

2、ioctl函数定义命令

 

ioctl命令编码被划分为几个段，include/asm/ioctl.h中定义了这些字段：类型（幻数），基数，传送方向，参数大小等。Documentation/ioctl-number.txt文件中罗列了再内核中已经使用的幻数。

 

#include <linus/ioctl.h>/* used to create numbers */#define _IO(type,nr)_IOC(_IOC_NONE,(type),(nr),0)#define _IOR(type,nr,size)_IOC(_IOC_READ,(type),(nr),(_IOC_TYPECHECK(size)))#define _IOW(type,nr,size)_IOC(_IOC_WRITE,(type),(nr),(_IOC_TYPECHECK(size)))#define _IOWR(type,nr,size)_IOC(_IOC_READ|_IOC_WRITE,(type),(nr),(_IOC_TYPECHECK(size)))/* used to decode ioctl numbers.. */#define _IOC_DIR(nr)(((nr) >> _IOC_DIRSHIFT) & _IOC_DIRMASK)#define _IOC_TYPE(nr)(((nr) >> _IOC_TYPESHIFT) & _IOC_TYPEMASK)#define _IOC_NR(nr)(((nr) >> _IOC_NRSHIFT) & _IOC_NRMASK)#define _IOC_SIZE(nr)(((nr) >> _IOC_SIZESHIFT) & _IOC_SIZEMASK)

2、ioctl函数定义命令3、ioctl函数的实现

 

（3.1）返回值

ioctl函数的实现通常是根据命令执行的一个switch语句。但是当命令不能匹配任何一个设备所支持的命令时，通常返回-EINVAL（“非法参数”）。

 

（3.2）参数使用

 

如果是一个整数，可以直接使用。如果是指针，我们必须确保这个用户地址是有效的，因此使用前必须要做正确性检查（当然也有不需要检测的，就是前面没有“__”的内核空间和用户空间交互函数）。

 

int access_ok(int type, const void *addr, unsigned long size)

其中第一个参数是VERIFY_READ或者是VERIFY_WRITE，用来表明读用户内存还是写用户内存（千万记住和读写函数对调的！），addr参数是要操作的用户内存地址，size是操作的长度。

access_ok返回一个布尔值：1表示成功和0表示失败（存储有问题），如果该函数返回失败，则ioctl应当返回-EFAULT。