【linux驱动分析】ioctl函数的使用

一、用户空间的ioctl

    int  ioctl(int fd, unsigned long cmd, void *data);

第一个參数是文件描写叙述符，第二个參数代表传递的命令，它会原样传递给驱动，第三个參数是可选类型的，主要依据第二个參数选择，第三个參数不管是整数还是指针，都会以unsigned long的形式传递给驱动程序。

二、内核空间的ioctl

1、參数的定义

    long (*unlocked_ioctl) (struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg);

这是linux-2.6.38中的定义，与曾经的不太一样，它是三个參数。它定义在file_operations结构体中，vfs.txt这样说：

unlocked_ioctl: called by the ioctl(2) system call.

第二个參数cmd是一个32位的整数，关于cmd各个位的含义可在Documentation\ioctl\ioctl-decoding.txt中找到：

*********************************************************************************************************

To decode a hex IOCTL code:

Most architectures use this generic format, but check

include/ARCH/ioctl.h for specifics, e.g. powerpc

uses 3 bits to encode read/write and 13 bits for size.

 bits meaning

 31-30 00 - no parameters: uses _IO macro

       10 - read: _IOR

       01 - write: _IOW

       11 - read/write: _IOWR

 29-16    size of arguments

 15-8      ascii character supposedly

       unique to each driver

 7-0 function #

So for example 0x82187201 is a read with arg length of 0x218,

character 'r' function 1. Grepping the source reveals this is:

#define VFAT_IOCTL_READDIR_BOTH _IOR('r', 1, struct dirent [2])

*********************************************************************************************************

0~7位为type（幻数），8~15位为number（序数，顺序编号），16~29位为size（用户数据的大小，13或者14位），30~31位为direction（传输数据的方向，这里的读取是从用户角度来说的）。

2、cmd參数的构造

可用宏来构造幻数（它们定义在<linux/ioctl.h>）：

#ifndef  _IOC_NONE

# define  _IOC_NONE 0U

#endif

#ifndef  _IOC_WRITE

# define  _IOC_WRITE 1U

#endif

#ifndef  _IOC_READ

# define  _IOC_READ 2U

#endif

#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)))

注意：第三个參数为要进行传递的參数的类型，比方int或者struct foo，不要使用sizeof(arg)作为第三个參数，由于ioctl可能会觉得你传递给他的是size_t的类型。

幻数能够选择一个字母，可是要注意不能反复，能够查看Documentation\ioctl\ioctl-number.txt

比方'k',在ioctl-number.txt文件中有说明（只是这个是x86平台的）：

'k' 00-0F linux/spi/spidev.h conflict!

'k' 00-05 video/kyro.h conflict!

说以上面出现的序号我们就不能再用了。

3、使用实例

以下的代码演示样例是用来检測cmd的正确性和用户空间相应的地址是否可读写：

access_ok定义在<arch/arm/include/asm/uaccess.h>中，使用时要包括<asm/uaccess.h>这个头文件。

if(_IOC_TYPE(cmd) != POWMAN_MAGIC){

  return -EINVAL;

 }

 if(_IOC_NR(cmd) > POWMAN_MAGIC_MAXNR){

  return -EINVAL;

 }

 

 if (_IOC_DIR(cmd) & _IOC_WRITE)

  if (!access_ok(VERIFY_READ, (void *)arg, _IOC_SIZE(cmd))){

   return -EFAULT;

  }

 if (_IOC_DIR(cmd) & _IOC_READ)

  if (!access_ok(VERIFY_WRITE, (void *)arg, _IOC_SIZE(cmd))){

   return -EFAULT;

  }

除了用copy_to_user和copy_from_user外，假设传递经常使用的数据大小（1、2、4、8字节）的单个数据可用以下的一组函数，它们速度相对较快。

它们定义在<arch/arm/include/asm/uaccess.h>中，使用时要包括<asm/uaccess.h>这个头文件。

put_user(datum, ptr)

把datum传递到用户空间，ptr指向用户空间地址，假设ptr是字符指针，就传递1个字节，2、4、8字节类似。

成功返回0，出错返回-EFAULT。

get_user(local, ptr)

从用户空间接收一个数据，放在local变量里。

实例：

if (get_user(val, (int __user *)arg))

   return -EFAULT;

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