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2013年(11)

我的朋友

分类: LINUX

2013-10-09 15:33:08

今天在写字符驱动验证程序的时候要用到ioctl函数,其中有一个cmd参数,搞了半天也不了解是什么意思,那个cmd还有什么命令码了什么的,还好google下,觉得这篇文章写的不错,就转来看看:
在驱动程序里, ioctl() 函数上传送的变量 cmd 是应用程序用于区别设备驱动程序请求处理内容的值。cmd除了可区别数字外,还包含有助于处理的几种相应信息。 cmd的大小为 32位,共分 4 个域:

bit31~bit30 2位为 “区别读写” 区,作用是区分是读取命令还是写入命令。

bit29~bit15 14位为 "数据大小" 区,表示 ioctl() 中的 arg 变量传送的内存大小。

bit20~bit08  8位为 “魔数"(也称为"幻数")区,这个值用以与其它设备驱动程序的 ioctl 命令进行区别。

bit07~bit00   8位为 "区别序号" 区,是区分命令的命令顺序序号。

像 命令码中的 “区分读写区” 里的值可能是 _IOC_NONE (0值)表示无数据传输,_IOC_READ (读), _IOC_WRITE (写) , _IOC_READ|_IOC_WRITE (双向)。

内核定义了 _IO() , _IOR() , IOW() 和 _IOWR() 这 4 个宏来辅助生成上面的 cmd 。下面分析 _IO() 的实现,其它的类似。


在 asm-generic/ioctl.h 里可以看到 _IO() 的定义
#define _IO(type,nr)        _IOC(_IOC_NONE,(type),(nr),0)

再看 _IOC() 的定义
#define _IOC(dir,type,nr,size) \
    (((dir)  << _IOC_DIRSHIFT) | \
     ((type) << _IOC_TYPESHIFT) | \
     ((nr)   << _IOC_NRSHIFT) | \
     ((size) << _IOC_SIZESHIFT))

可 见,_IO() 的最后结果由 _IOC() 中的 4 个参数移位组合而成。

再看 _IOC_DIRSHIT 的定义
#define _IOC_DIRSHIFT    (_IOC_SIZESHIFT+_IOC_SIZEBITS)

_IOC_SIZESHIFT 的定义
#define _IOC_SIZESHIFT    (_IOC_TYPESHIFT+_IOC_TYPEBITS)

_IOC_TYPESHIF 的定义
#define _IOC_TYPESHIFT    (_IOC_NRSHIFT+_IOC_NRBITS)

_IOC_NRSHIFT 的定义
#define _IOC_NRSHIFT    0

_IOC_NRBITS 的定义
#define _IOC_NRBITS    8

_IOC_TYPEBITS 的定义
#define _IOC_TYPEBITS    8

由 上面的定义,往上推得到
引 用
_IOC_TYPESHIFT = 8

_IOC_SIZESHIFT = 16


_IOC_DIRSHIFT = 30


所以,(dir)  << _IOC_DIRSHIFT) 表是 dir 往左移 30 位,即移到 bit31~bit30 两位上,得到方向(读写)的属性;
(size) << _IOC_SIZESHIFT) 位左移 16 位得到“数据大小”区;
(type) << _IOC_TYPESHIFT) 左 移 8位得到"魔数区" ;
(nr)   << _IOC_NRSHIFT)      左移 0 位( bit7~bit0) 。

这样,就得到了 _IO() 的宏值。



beyes 2009-09-26 11:23
这几个宏的使用格式为
  • _IO (魔数, 基数);
  • _IOR (魔数, 基数, 变量型)
  • _IOW  (魔数, 基数, 变量型)
  • _IOWR (魔数, 基数,变量型 )
魔数 (magic number)
魔数范围为 0~255 。通常,用英文字符 "A" ~ "Z" 或者 "a" ~ "z" 来表示。设备驱动程序从传递进来的命令获取魔数,然后与自身处理的魔数想比较,如果相同则处理,不同则不处理。魔数是拒绝误使用的初步辅助状态。设备驱动 程序可以通过 _IOC_TYPE (cmd) 来获取魔数。不同的设备驱动程序最好设置不同的魔数,但并不是要求绝对,也是可以使用其他设备驱动程序已用过的魔数。

基(序列号)数

基数用于区别各种命令。通常,从 0开始递增,相同设备驱动程序上可以重复使用该值。例如,读取和写入命令中使用了相同的基数,设备驱动程序也能分辨出来,原因在于设备驱动程序区分命令时 使用 switch ,且直接使用命令变量 cmd值。创建命令的宏生成的值由多个域组合而成,所以即使是相同的基数,也会判断为不同的命令。设备驱动程序想要从命令中获取该基数,就使用下面的宏:
_IOC_NR (cmd)

通常,switch 中的 case 值使用的是命令的本身


变 量型

变量型使用 arg 变量指定传送的数据大小,但是不直接代入输入,而是代入变量或者是变量的类型,原因是在使用宏创建命令,已经包含了 sizeof() 编译命令。比如 _IOR() 宏的定义是:
引用
#define _IOR(type,nr,size)    _IOC(_IOC_READ,(type),(nr),(_IOC_TYPECHECK(size)))

而 _IOC_TYPECHECK() 的定义正是:
引用
#define _IOC_TYPECHECK(t) (sizeof(t))


设 备驱动程序想要从传送的命令获取相应的值,就要使用下列宏函数:

_IOC_SIZE(cmd)




_IO 宏

该宏函数没有可传送的变量,只是用于传送命令。例如如下约定:
引用
#define TEST_DRV_RESET _IO ('Q', 0)

此时,省略由应用程序传送的 arg 变量或者代入 0 。在应用程序中使用该宏时,比如:

ioctl (dev, TEST_DEV_RESET, 0)   或者  ioctl (dev, TEST_DRV_RESET) 。


这是因为变量的有效因素是可变因素。只作为命令使用时,没有必要判 断出设备上数据的输出或输入。因此,设备驱动程序没有必要执行设备文件大开选项的相关处理。


_IOR 宏

该函数用 于创建从设备读取数据的命令,例如可如下约定:
引用
#define TEST_DEV_READ  _IRQ('Q', 1, int)

这 说明应用程序从设备读取数据的大小为 int 。下面宏用于判断传送到设备驱动程序的 cmd 命令的读写状态:
_IOC_DIR (cmd)


运行该宏时,返回值的类型 如下:

  • _IOC_NONE                             :  无属性
  • _IOC_READ                             :  可读属性
  • _IOC_WRITE                           : 可写属性
  • _IOC_READ | _IOC_WRITE : 可读,可写属性
使用该命令时,应用程序的 ioctl() 的 arg 变量值指定设备驱动程序上读取数据时的缓存(结构体)地址。

_IOW 宏

用于创建设 备上写入数据的命令,其余内容与 _IOR 相同。通常,使用该命令时,ioctl() 的 arg 变量值指定设备驱动程序上写入数据时的缓存(结构体)地址。

_IOWR 宏

用于创建设备上读写数据的命令。其余内 容与 _IOR 相同。通常,使用该命令时,ioctl() 的 arg 变量值指定设备驱动程序上写入或读取数据时的缓存 (结构体) 地址。

_IOR() , _IOW(), IORW() 的定义

#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)))
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