ioctl命令号是这个函数中最重要的参数,它描述的ioctl要处理的命令。Linux中使用一个32位的数据来编码ioctl命令,它包含四个部分:dir:type:nr:size。
代表数据传输的方向,占2位,可以是_IOC_NONE(无数据传输,0U),_IOC_WRITE(向设备写数据,1U)或_IOC_READ(从设备读数据,2U)或他们的逻辑或组合,当然只有_IOC_WRITE和_IOC_READ的逻辑或才有意义。
描述了ioctl命令的类型,8位。每种设备或系统都可以指定自己的一个类型号,ioctl用这个类型来表示ioctl命令所属的设备或驱动。一般用ASCII码字符来表示,如 'a'。
ioctl命令序号,一般8位。对于一个指定的设备驱动,可以对它的ioctl命令做一个顺序编码,一般从零开始,这个编码就是ioctl命令的序号。
ioctl命令的参数大小,一般14位。ioctl命令号的这个数据成员不是强制使用的,你可以不使用它,但是我们建议你指定这个数据成员,通过它我们可以检查用户空间数据的大小以避免错误的数据操作,也可以实现兼容旧版本的ioctl命令。
我们可以自己来直接指定一个ioctl命令号,它可能仅仅是一个整数集,但Linux中的ioctl命令号都是有特定含义的,因此通常我们不推荐这么做。其实Linux内核已经提供了相应的宏来自动生成ioctl命令号:
_IO(type,nr)
_IOR(type,nr,size)
_IOW(type,nr,size)
_IOWR(type,nr,size)
|
宏_IO用于无数据传输,宏_IOR用于从设备读数据,宏 _IOW用于向设备写数据,宏_IOWR用于同时有读写数据的IOCTL命令。相对的,Linux内核也提供了相应的宏来从ioctl命令号种解码相应的域值:
_IOC_DIR(nr)
_IOC_TYPE(nr)
_IOC_NR(nr)
_IOC_SIZE(nr)
|
这些宏都定义在头文件中(一般
在头文件中)。一般在使用中,先指定各个IOCTL命令的顺序编号(一般从0开始),然后根据使用的环境用这
些宏来自动生成IOCTL命令号,在后面的例子中你可以了解实际的使用场景。
ioctl函数的返回值是一个整数类型的值,如果命令执行成功,ioctl返回零,如
果出现错误,ioctl函数应该返回一个负值。这个负值会作为errno值反馈给调用此ioctl的用户空间程序。关于返回值的具体含义,请参
考和头文件。
这里有必要说明一下ioctl命令的参数,因为它很容易犯错误。如果ioctl命令参数仅仅是一个整数,那么事情很简单了,我们可以在ioctl函数中直接使用它。但如果它是一个指针数据,那么使用上就要小心了。首先要说明这个参数是有用户空间的程序传递过来的,因此这个指针指向的地址是用户空间地址,在Linux中,用户空间地址是一个虚拟地址,在内核空间是无法直接使用它的。为了解决
在内核空间使用用户空间地址的数据,Linux内核提供了以下函数,它们用于在内核空间访问用户空间的数据,定义
在头文件中:
unsigned long __must_check copy_to_user(void __user *to,
const void *from, unsigned long n);
unsigned long __must_check copy_from_user(void *to,
const void __user *from, unsigned long n);
|
copy_from_user和copy_to_user一般用于复杂的或大数据交换,对于简单的数据类型,如int或char,内核提供了简单的宏来实现这个功能:
#define get_user(x,ptr)
#define put_user(x,ptr)
|
其中,x是内核空间的简单数据类型地址,ptr是用户空间地址指针。
我们需要牢记:在内核中是无法直接访问用户空间地址数据的。因此凡是从用户空间传递过来的指针数据,务必使用内核提供的函数来访问它们。
这里有必要再一次强调的是,在内核模块或驱动程序的编写中,我们强烈建议你使用内核提供的接口来生成并操作ioctl命令号,这样可以对命令号赋予特定的含义,使我们的程序更加的健壮;另一方面也可以提高程序的可移植性。
举例
好了,是时候举个例子了。我们将扩展我们的helloworld驱动添加ioctl函数。
首先,我们添加一个头文件来定义ioctl接口需要用到的数据(hello.h):
-
#ifndef _HELLO_H
-
#define _HELLO_H
-
#include <asm/ioctl.h>
-
#define MAXBUF 20
-
typedef struct _buf_data{
-
int size;
-
char data [MAXBUF];
-
}buf_data;
-
-
#define HELLO_IOCTL_NR_BASE 0
-
#define HELLO_IOCTL_NR_SET_DATA (HELLO_IOCTL_NR_BASE + 1)
-
#define HELLO_IOCTL_NR_MAX (HELLO_IOCTL_NR_GET_BUFF + 1)
-
-
#define HELLO_IOCTL_SET_DATA _IOR('h', HELLO_IOCTL_NR_SET_DATA, buf_data*)
-
-
#endif
然后为我们的驱动程序添加ioctl接口hello_ioctl,并实现这个函数:
-
static int hello_ioctl (struct inode *inode, struct file *filp,unsigned int cmd, unsigned long arg)
-
{
-
int cmd_nr;
-
int err;
-
buf_data buff;
-
-
err = 0;
-
cmd_nr = _IOC_NR (cmd);
-
-
switch (cmd_nr){
-
case HELLO_IOCTL_NR_SET_DATA:
-
if (copy_from_user(&buff, (unsigned char *)arg, sizeof(buf_data)))
-
{
-
err = -ENOMEM;
-
goto error;
-
}
-
memset(hello_buf, 0, sizeof(hello_buf));
-
memcpy(hello_buf, buff.data, buff.size);
-
break;
-
-
default:
-
printk("hello_ioctl: Unknown ioctl command (%d)\n", cmd);
-
break;
-
}
-
-
error:
-
return err;
-
}
-
-
static struct file_operations hello_fops = {
-
.read = hello_read,
-
.write = hello_write,
-
.open = hello_open,
-
.ioctl = hello_ioctl,
-
.release = hello_release,
-
};
一个控制LED的例子:(arg 传递指针数据 或者直接传递参数)
测试程序:LED_Test.c
-
#include <sys/types.h>
-
#include <sys/stat.h>
-
#include <fcntl.h>
-
#include <stdio.h>
-
-
int main(int argc, char * argv[])
-
{
-
int fd;
-
int cmd, led_num;
-
-
fd = open("/dev/Button", O_RDWR);
-
if(fd < 0)
-
printf("can't open file \n");
-
-
if(argc < 3)
-
{
-
printf("Usage: \n");
-
printf("%s on|off 0|1|2\n", argv[0]);
-
return 0;
-
}
-
-
if(strcmp(argv[1], "on") == 0)
-
{
-
cmd = 1;
-
}
-
else
-
cmd = 0;
-
-
if(strcmp(argv[2], "0") == 0)
-
led_num = 0;
-
else if(strcmp(argv[2], "1") == 0)
-
led_num = 1;
-
else if (strcmp(argv[2], "2") == 0)
-
led_num = 2;
-
else if(strcmp(argv[2], "all") == 0)
-
led_num = 3;
-
-
-
// 1. 利用指针传递数据。
-
ioctl(fd, cmd, &led_num);
-
-
// 2. 可以改为参数传递数据
-
ioctl(fd, cmd, led_num);
-
-
-
return 0;
-
}
驱动函数:LED_Driver.c
-
static int second_driver_ioctl(struct inode *inode, struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)
-
{
-
// 1. 利用指针传递参数的做法
-
unsigned int *ptr = (unsigned int *)arg; // 把指针里的数据读出来
-
unsigned int led_num = *ptr;
-
-
// 2. 直接传递参数的做法
-
unsigned int led_num = (unsigned int)arg;
-
-
printk("arg: %d \n", led_num);
-
switch(cmd)
-
{
-
case LED_ON:
-
-
if(led_num == 3)
-
ALL_LED_ON();
-
else
-
LED_ON_NUM(led_num);
-
-
break;
-
-
case LED_OFF:
-
if(led_num == 3)
-
ALL_LED_OFF();
-
else
-
LED_OFF_NUM(led_num);
-
break;
-
-
default:
-
break;
-
}
-
-
-
return 0;
-
}