Linux IO控制命令生成

在驅動程式裡， ioctl() 函式上傳送的變數 cmd 是應用程式用於區別裝置驅動程式請求處理內容的值。cmd除了可區別數字外，還包含有助於處理的幾種相應資訊。 cmd的大小為 32位，共分 4 個域：

bit31~bit30 2位為「區別讀寫」區，作用是區分是讀取命令還是寫入命令。

bit29~bit16 14位為 "資料大小" 區，表示 ioctl() 中的 arg 變數傳送的記憶體大小。

bit15~bit08 8位為「魔數"(也稱為"幻數")區，這個值用以與其它裝置驅動程式的 ioctl 命令進行區別。

bit07~bit00 8位為 "區別序號" 區，是區分命令的命令順序序號。

核心定義了 _io() , _ior() , iow() 和 _iowr() 這 4 個巨集來輔助生成上面的 cmd

#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)))

命令碼中的「區分讀寫區」裡的值可能是 _ioc_none （0值）表示無資料傳輸，_ioc_read (讀)， _ioc_write (寫) ， _ioc_read|_ioc_write (雙向)。

#define _io(type,nr)		_ioc(_ioc_none,(type),(nr),0)
#define _ioc(dir,type,nr,size) \
(((dir)  << _ioc_dirshift) | \
((type) << _ioc_typeshift) | \
((nr)   << _ioc_nrshift) | \
((size) << _ioc_sizeshift))
#define _ioc_nrshift	0
#define _ioc_typeshift	(_ioc_nrshift+_ioc_nrbits)
#define _ioc_sizeshift	(_ioc_typeshift+_ioc_typebits)
#define _ioc_dirshift	(_ioc_sizeshift+_ioc_sizebits)
#define _ioc_nrbits	8
#define _ioc_typebits	8
# define _ioc_sizebits	14

巨集展開後

#define _io(type,nr)			(((_ioc_none)  << 30) | ((0) << 16)) | ((type) << 8) | ((nr)   << 0)

(dir) << _ioc_dirshift) 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) size左移 16 位得到「資料大小」區;

(type) << _ioc_typeshift) type左移 8位得到"魔數區" ；

(nr) << _ioc_nrshift) nr左移 0 位( bit7~bit0) "得到基數區";

這幾個巨集的使用格式為：

_io (魔數，基數);

_ior (魔數，基數，變數型)

_iow (魔數，基數，變數型)

_iowr (魔數，基數，變數型 )

魔數範圍為 0~255 。通常，用英文本元 "a" ~ "z" 或者 "a" ~ "z" 來表示。裝置驅動程式從傳遞進來的命令獲取魔數，然後與自身處理的魔數想比較，如果相同則處理，不同則不處理。魔數是拒絕誤使用的初步輔助狀態。不同的裝置驅動程式最好設定不同的魔數，但並不是要求絕對，也是可以使用其他裝置驅動程式已用過的魔數。裝置驅動程式獲取魔數:

_ioc_type (cmd)

基數用於區別各種命令。通常，從 0開始遞增，相同裝置驅動程式上可以重複使用該值。例如，讀取和寫入命令中使用了相同的基數，裝置驅動程式也能分辨出來，原因在於裝置驅動程式區分命令時使用 switch ，且直接使用命令變數 cmd值。建立命令的巨集生成的值由多個域組合而成，所以即使是相同的基數，也會判斷為不同的命令。裝置驅動程式獲取該基數：

_ioc_nr (cmd)

變數型使用 arg 變數指定傳送的資料大小，但是不直接代入輸入，而是代入變數或者是變數的型別，原因是在使用巨集建立命令，已經包含了 sizeof() 編譯命令。比如 _ior() 巨集的定義是：

#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))

裝置驅動程式想要從傳送的命令獲取相應的值，就要使用下列巨集函式：

_ioc_size(cmd)

該巨集函式沒有可傳送的變數，只是用於傳送命令。例如如下約定：

#define test_drv_reset _io ('q', 0)

此時，省略由應用程式傳送的 arg 變數或者代入 0 。在應用程式中使用該巨集時，比如：

ioctl (dev, test_dev_reset, 0) 或者 ioctl (dev, test_drv_reset) 。

這是因為變數的有效因素是可變因素。只作為命令使用時，沒有必要判斷出裝置上資料的輸出或輸入。因此，裝置驅動程式沒有必要執行裝置檔案大開選項的相關處理。

該函式用於建立從裝置讀取資料的命令，例如可如下約定：

#define test_dev_read _irq('q', 1, int)

這說明應用程式從裝置讀取資料的大小為 int 。下面巨集用於判斷傳送到裝置驅動程式的 cmd 命令的讀寫狀態：

_ioc_dir (cmd)

執行該巨集時，返回值的型別如下：

_ioc_none : 無屬性

_ioc_read : 可讀屬性

_ioc_write : 可寫屬性

_ioc_read | _ioc_write : 可讀，可寫屬性

使用該命令時，應用程式的 ioctl() 的 arg 變數值指定裝置驅動程式上讀取資料時的快取(結構體)位址。

用於創建設備上寫入資料的命令，其餘內容與 _ior 相同。通常，使用該命令時，ioctl() 的 arg 變數值指定裝置驅動程式上寫入資料時的快取(結構體)位址。

用於建立裝置上讀寫資料的命令。其餘內容與 _ior 相同。通常，使用該命令時，ioctl() 的 arg 變數值指定裝置驅動程式上寫入或讀取資料時的快取 (結構體) 位址。

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