ioctl函数详解_fcntl函数

函数功能：

ioctl是设备驱动程序中对设备的I/O通道进行管理的函数。所谓对I/O通道进行管理，就是对设备的一些特性进行控制，例如串口的传输波特率、马达的转速等等。

头文件：

#include <sys/ioctl.h>

函数原型：

int ioctl(int fd, unsigned long request, ...);

fd　　文件描述符

request　　执行的命令

返回值： 成功返回0

       EBADF  fd is not a valid descriptor.

       EFAULT argp references an inaccessible memory area.

       EINVAL request or argp is not valid.

       ENOTTY fd is not associated with a character special device.

       ENOTTY The  specified  request  does  not apply to the kind of object that the descriptor fd
              references.

ioctl()中第二个参数：

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。

内核定义了 _IO() , _IOR() , IOW() 和 _IOWR() 这 4 个宏来辅助生成上面的 cmd 。

_IO (魔数， 基数);　　该宏函数没有可传送的变量，只是用于传送命令。
_IOR (魔数， 基数， 变量型)　　该函数用于创建从设备读取数据的命令
_IOW  (魔数， 基数， 变量型)　　用于创建设备上写入数据的命令，其余内容与 _IOR 相同。
_IOWR (魔数， 基数，变量型 )　　用于创建设备上读写数据的命令。

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：
#define _IOR(type,nr,size)    _IOC(_IOC_READ,(type),(nr),(_IOC_TYPECHECK(size)))
而 _IOC_TYPECHECK() 的定义正是：
#define _IOC_TYPECHECK(t) (sizeof(t))

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