在驅(qū)動(dòng)程序里，ioctl()函數(shù)上傳送的變量 cmd 是應(yīng)用程序用于區(qū)別設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序請(qǐng)求處理內(nèi)容的值。

cmd除了可區(qū)別數(shù)字外，還包含有助于處理的幾種相應(yīng)信息。

cmd的大小為32位，共分4個(gè)域：

• bit31~bit30: 2位為 “區(qū)別讀寫” 區(qū)，作用是區(qū)分是讀取命令還是寫入命令。

• bit29~bit15: 14位為 "數(shù)據(jù)大小" 區(qū)，表示 ioctl() 中的 arg 變量傳送的內(nèi)存大小。

• bit20~bit08: 8位為 “魔數(shù)"(也稱為"幻數(shù)")區(qū)，這個(gè)值用以與其它設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的 ioctl 命令進(jìn)行區(qū)別。

• bit07~bit00: 8位為 "區(qū)別序號(hào)" 區(qū)，是區(qū)分命令的命令順序序號(hào)。

像 命令碼中的 “區(qū)分讀寫區(qū)” 里的值可能是:

• _IOC_NONE （0值）表示無數(shù)據(jù)傳輸，

• _IOC_READ (讀)，

• _IOC_WRITE (寫)，

• _IOC_READ|_IOC_WRITE (雙向)。

內(nèi)核定義了?_IO(), _IOR(), IOW() 和 _IOWR()?這 4 個(gè)宏來輔助生成上面的 cmd 。

下面分析 _IO() 的實(shí)現(xiàn)，其它的類似：

在asm-generic/ioctl.h里可以看到_IO()的定義：

#define _IO(type,nr) _IOC(_IOC_NONE,(type),(nr),0)

再看_IOC()的定義：

可見，_IO() 的最后結(jié)果由 _IOC() 中的 4 個(gè)參數(shù)移位組合而成。

再看_IOC_DIRSHIT的定義：

#define _IOC_DIRSHIFT ? ?(_IOC_SIZESHIFT+_IOC_SIZEBITS)

_IOC_SIZESHIFT?的定義：

#define _IOC_SIZESHIFT ? ?(_IOC_TYPESHIFT+_IOC_TYPEBITS)

_IOC_TYPESHIF的定義：

#define _IOC_TYPESHIFT ? ?(_IOC_NRSHIFT+_IOC_NRBITS)

_IOC_NRSHIFT的定義：

#define _IOC_NRSHIFT ? ?0

_IOC_NRBITS的定義：

#define _IOC_NRBITS ? ?8

_IOC_TYPEBITS的定義：

#define _IOC_TYPEBITS ? ?8

由上面的定義，往上推得到：

_IOC_TYPESHIFT = 8 _IOC_SIZESHIFT = 16 _IOC_DIRSHIFT = 30

所以，

((dir) << _IOC_DIRSHIFT)表示 dir 往左移 30 位，即移到 bit31~bit30 兩位上，得到方向(讀寫)的屬性；

((size) << _IOC_SIZESHIFT)左移 16 位得到“數(shù)據(jù)大小”區(qū)；

((type) << _IOC_TYPESHIFT)左移 8 位得到"魔數(shù)區(qū)" ；

((nr) << _IOC_NRSHIFT)?左移 0 位( bit7~bit0) 。

這樣，就得到了_IO()的宏值。

這幾個(gè)宏的使用格式為：

• _IO (魔數(shù)， 基數(shù));

• _IOR (魔數(shù)， 基數(shù)， 變量型)

• _IOW (魔數(shù)， 基數(shù)， 變量型)

• _IOWR (魔數(shù)， 基數(shù)，變量型)

魔數(shù) (magic number)

魔數(shù)范圍為 0~255。通常，用英文字符 "A" ~ "Z" 或者 "a" ~ "z" 來表示。

設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序從傳遞進(jìn)來的命令獲取魔數(shù)，然后與自身處理的魔數(shù)想比較，如果相同則處理，不同則不處理。

魔數(shù)是拒絕誤使用的初步輔助狀態(tài)。

設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序可以通過_IOC_TYPE(cmd)來獲取魔數(shù)。

不同的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序最好設(shè)置不同的魔數(shù)，但并不是要求絕對(duì)，也是可以使用其他設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序已用過的魔數(shù)。

基(序列號(hào))數(shù)

基數(shù)用于區(qū)別各種命令。通常，從0開始遞增，相同設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序上可以重復(fù)使用該值。

例如，讀取和寫入命令中使用了相同的基數(shù)，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序也能分辨出來，原因在于設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序區(qū)分命令時(shí) 使用switch，且直接使用命令變量cmd值。

創(chuàng)建命令的宏生成的值由多個(gè)域組合而成，所以即使是相同的基數(shù)，也會(huì)判斷為不同的命令。

設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序想要從命令中獲取該基數(shù)，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。

變量型

變量型使用 arg 變量指定傳送的數(shù)據(jù)大小，但是不直接代入輸入，而是代入變量或者是變量的類型，原因是在使用宏創(chuàng)建命令，已經(jīng)包含了sizeof()編譯命令。

比如_IOR()宏的定義是：

#define _IOR(type,nr,size) _IOC(_IOC_READ,(type),(nr),(_IOC_TYPECHECK(size)))

而_IOC_TYPECHECK()的定義正是：

#define _IOC_TYPECHECK(t) (sizeof(t))

設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序想要從傳送的命令獲取相應(yīng)的值，就要使用下列宏函數(shù)：

_IOC_SIZE(cmd)

_IO 宏

該宏函數(shù)沒有可傳送的變量，只是用于傳送命令。例如如下約定：

#define TEST_DRV_RESET _IO ('Q', 0)

此時(shí)，省略由應(yīng)用程序傳送的 arg 變量或者代入 0 。

在應(yīng)用程序中使用該宏時(shí)，比如：

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

這是因?yàn)樽兞康挠行б蛩厥强勺円蛩?。只作為命令使用時(shí)，沒有必要判斷出設(shè)備上數(shù)據(jù)的輸出或輸入。

因此，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序沒有必要執(zhí)行設(shè)備文件打開選項(xiàng)的相關(guān)處理。

_IOR 宏

該函數(shù)用于創(chuàng)建從設(shè)備讀取數(shù)據(jù)的命令，例如可如下約定：

#define TEST_DEV_READ _IRQ('Q', 1, int)

這說明應(yīng)用程序從設(shè)備讀取數(shù)據(jù)的大小為int。

下面宏用于判斷傳送到設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的 cmd 命令的讀寫狀態(tài)：

_IOC_DIR(cmd)

運(yùn)行該宏時(shí)，返回值的類型 如下：

• _IOC_NONE : 無屬性

• _IOC_READ : 可讀屬性

• _IOC_WRIT : 可寫屬性

• _IOC_READ | _IOC_WRITE : 可讀，可寫屬性

使用該命令時(shí)，應(yīng)用程序的ioctl() 的 arg 變量值指定設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序上讀取數(shù)據(jù)時(shí)的緩存(結(jié)構(gòu)體)地址。

_IOW 宏

用于創(chuàng)建設(shè)備上寫入數(shù)據(jù)的命令，其余內(nèi)容與 _IOR 相同。

通常，使用該命令時(shí)，ioctl() 的arg 變量值指定設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序上寫入數(shù)據(jù)時(shí)的緩存(結(jié)構(gòu)體)地址。

_IOWR 宏

用于創(chuàng)建設(shè)備上讀寫數(shù)據(jù)的命令。其余內(nèi) 容與 _IOR 相同。

通常，使用該命令時(shí)，ioctl() 的 arg 變量值指定設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序上寫入或讀取數(shù)據(jù)時(shí)的緩存(結(jié)構(gòu)體)地址。

_IOR() , _IOW(), IORW() 的定義：