驱动开发3 ioctl函数的使用+3个实例（不传递第三个参数、第三个参数为整型、第三个参数为地址）

Linux ioctl函数驱动开发详解

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已于 2023-10-24 08:26:47 修改 · 689 阅读

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#驱动开发 #1024程序员节

于 2023-10-23 00:18:35 首次发布

本文围绕Linux操作系统中的ioctl函数展开驱动开发讲解。介绍了引入ioctl函数的意义，即让其负责读写功能的设置与选择，而read/write函数专注数据读写。还分析了ioctl函数，阐述功能码构建，并给出三个不同参数情况的实例，包括应用程序、头文件和驱动程序。开发板为stm32mp157aaa，环境有vscode等。

开发板：stm32mp157aaa（Cortex-A7*2 + Cortex-M4*1）

开发环境：vscode、串口工具、ubuntu 18.04

vscode编译过程：

1 引入ioctl函数的意义

linux操作系统中有意将数据的读写和读写功能的选择分别交给不同的函数去完成。就让read/write函数只进行数据的读写即可，让一些其他功能的设置和选择交给ioctl函数来实现。比如，串口通信时，需要设置波特率，需要设置数据格式，也需要最终选择数据收发，让这些都由ioctl函数来完成。让read()write()只进行串口数据收发即可。

2 ioctl函数分析

*********系统调用函数的分析**********
#include <sys/ioctl.h>
int ioctl(int fd, unsigned long request, ...);
功能：进行io功能的设置   
参数：
fd:文件描述符
request:io控制的功能码
...:可以加，也可以不加。如果第三个参数传递数值，只能传递整型数据和指针
返回值：成功返回0，失败返回错误码

*********驱动中操作方法的分析********
long (*unlocked_ioctl) (struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
    参数分析：
        file:文件指针
        cmd:应用程序中的ioctl第二个参数传递过来
        arg:应用程序中的ioctl第三个参数传递过来
}

3 ioctl功能码的构建

为了让实现不同功能的功能码尽量不一样，我们对功能码进行了编码

查询内核的说明手册：~/linux-5.10.61/Documentation/userspace-api/ioctl

vi ioctl-decoding.rst  //功能码的编码说明文档

 ====== ==================================
 bits   meaning
 ====== ==================================
 31-30    00 - no parameters: uses _IO macro
    10 - read: _IOR
    01 - write: _IOW
    11 - read/write: _IOWR

 29-16    size of arguments

 15-8    ascii character supposedly
    unique to each driver

 7-0    function #
 ====== ==================================

#define _IO(type,nr)        _IOC(_IOC_NONE,(type),(nr),0)
#define _IOR(type,nr,size)    _IOC(_IOC_READ,(type),(nr),sizeof(size))
#define _IOW(type,nr,size)    _IOC(_IOC_WRITE,(type),(nr),sizeof(size))
#define _IOWR(type,nr,size)    _IOC(_IOC_READ|_IOC_WRITE,(type),(nr),sizeof(size)


#define _IOC(dir,type,nr,size)          \
    ((unsigned int)             \
     (((dir)  << _IOC_DIRSHIFT) |       \
      ((type) << _IOC_TYPESHIFT) |      \
      ((nr)   << _IOC_NRSHIFT) |        \
      ((size) << _IOC_SIZESHIFT)))
      
      
ex：构建LED开关的功能码：ioctl函数无第三个参数
开灯  #define  LED_ON  _IO('l',1)
关灯  #define  LED_OFF  _IO('l',0)
    
ex：构建LED开关的功能码：ioctl函数有第三个参数
开灯  #define  LED_ON  _IOW('l',1,int)
关灯  #define  LED_OFF  _IOW('l',0,int)