【linux驱动分析】ioctl函数的使用
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时间：2015年06月20日
一、用户空间的ioctl
int ioctl(int fd, unsigned long cmd, void *data);
第一个参数是文件描述符，第二个参数代表传递的命令，它会原样传递给驱动，第三个参数是可选类型的，主要根据第二个参数选择，第三个参数无论是整数还是指针，都会以unsigned long的形式传递给驱动程序。
二、内核空间的ioctl
1、参数的定义
long (*unlocked_ioctl) (struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg);
这是linux-2.6.38中的定义，与以前的不太一样，它是三个参数。它定义在file_operations结构体中，vfs.txt这样说：
unlocked_ioctl: called by the ioctl(2) system call.
第二个参数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 checkinclude/ARCH/ioctl.h for specifics, e.g. powerpcuses 3 bits to encode read/write and 13 bits for size.
bits meaning31-30 00 - no parameters: uses _IO macro10 - read: _IOR01 - write: _IOW11 - read/write: _IOWR
29-16 size of arguments
15-8 ascii character supposedlyunique 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（数据传输的方向，这里的读取是从用户角度来说的）。
2、cmd参数的构造
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：第三个参数为要进行传递的参数的类型，比如int或者struct foo，不要使用sizeof(arg)作为第三个参数，因为ioctl可能会认为你传递给他的是size_t的类型。
幻数可以选择一个字母，但是要注意不能重复，可以查看Documentation\ioctl\ioctl-number.txt
比如‘k‘,在ioctl-number.txt文件里有说明（不过这个是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
下面的代码示例是用来检测cmd的正确性和用户空间对应的地址是否可读写：
access_ok定义在<arch/arm/include/asm/uaccess.h>中，使用时要包含<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，如果传递常用的数据大小（1、2、4、8字节）的单个数据可用下面的一组函数，它们速度相对较快。
它们定义在<arch/arm/include/asm/uaccess.h>中，使用时要包含<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，如果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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