要點：學習ioctl()驅動編寫，如何傳入命令來控制硬體。

1）ioctl知識

使用者空間的ioctl()呼叫如下：

int  ioctl(int fd,  unsigned long  cmd, …);

2）驅動中ioctl:

Int  (*ioctl) (struct inode  *inode,  struct file  *filp,  unsigned int  cmd,  unsigned long  arg );

主要工作：傳入裝置對應的inode，根據命令cmd和arg來修改filp。

3）實現

分為兩步：

n  定義命令（一般在標頭檔案中, scull.h）；

n  實現命令, switch

i.              定義命令

編寫ioctl之前先需要定義命令，命令號在系統範圍內必須是唯一的。命令cmd被劃分為4個位段：型別type（幻數：確保唯一）、序號（對應該裝置驅動的命令的序號）、傳送方向、引數大小。

type：幻數（型別）：表明哪個裝置的命令，在參考了ioctl-number.txt之後選出，8位寬

number：序號，表明裝置命令中的第幾個，8位寬

direction：資料傳送的方向，可能的值是_IOC_NONE（沒有資料傳輸），_IOC_READ，_IOC_WRITE。資料傳送是從應用程式的觀點來看的，_IOC_READ意思是從裝置讀

size：使用者資料的大小。（13/14

核心提供了下列巨集來幫助定義命令：

_IO(type, nr)：沒有引數傳遞的命令。（那麼direction的值為_IOC_NONE，size的值為0）

_IOR(type, nr, datatype)：從驅動中讀資料（4個值已經確定）

_IOW(type, nr, datatype)：寫資料到驅動

_IOWR(type, nr, datatype)：雙向傳送，type和number成員作為引數被傳遞

定義命令（範例）

#define   MEM_IOC_MAGIC  'm' //定義幻數，一個字母剛好是8位，必須唯一

#define          MEM_IOCSET       _IOW(MEM_IOC_MAGIC, 0, int)

#define       MEM_IOCGQSET     _IOR(MEM_IOC_MAGIC, 1, int)

ii.              實現

1）  返回值：switch；

2）  傳入引數：如果是整數，則可直接使用；如果是指標，則需要先檢驗該指標是否有效（用access_ok()檢驗該指標是否是使用者空間合法的）。

注：

不需要檢測的函式：copy_to_user(),  copy_from_user(),  get_user(),  put_user();

需要用access_ok檢驗的：__get_user()核心從使用者空間讀資料,   __put_user()核心向用戶空間寫資料.（此處要注意access_ok() 與_IOC_READ的反向問題）即如下語句：

if (_IOC_DIR(cmd) & _IOC_READ)

err = !access_ok(VERIFY_WRITE, (void __user *)arg, _IOC_SIZE(cmd));

_IOC_READ：表示使用者讀取核心裝置的資料（主體是使用者程式）；

access_ok()的write是驗證核心可以向用戶空間的指標寫資料（主體是核心）。

4）int  access_ok(int type,  const void* addr,  unsigned long size)

第一個引數是VERIFY_READ或者VERIFY_WRITE，用來表明是讀使用者記憶體還是寫使用者記憶體。Addr引數是要操作的使用者記憶體地址，size是操作的長度。如果ioctl需要從使用者空間讀一個整數，那麼size引數等於sizeof(int)。access_ok返回一個布林值：1是成功（存取沒問題）和0是失敗（存取有問題），如果該函式返回失敗，則ioctl應當返回-EFAULT.

5）ioctl程式碼：先檢驗

int scull_ioctl(struct inode *inode,  struct file *filp,  unsigned int cmd,  unsigned long arg)
{
	int err = 0, tmp;
	int retval = 0;
	/*
	 * extract the type and number bitfields, and don't decode
	 * wrong cmds: return ENOTTY (inappropriate ioctl) before access_ok()
	 */
	if (_IOC_TYPE(cmd) != SCULL_IOC_MAGIC) return -ENOTTY;
	if (_IOC_NR(cmd) > SCULL_IOC_MAXNR) return -ENOTTY;

	if (_IOC_DIR(cmd) & _IOC_READ)
		err = !access_ok(VERIFY_WRITE, (void __user *)arg, _IOC_SIZE(cmd));
	else if (_IOC_DIR(cmd) & _IOC_WRITE)
		err =  !access_ok(VERIFY_READ, (void __user *)arg, _IOC_SIZE(cmd));
	if (err) return -EFAULT;

	switch(cmd) {
	  case SCULL_IOCRESET:
		scull_quantum = SCULL_QUANTUM;
		scull_qset = SCULL_QSET;
		break;
        
	  case SCULL_IOCSQUANTUM: /* Set: arg points to the value */
		if (! capable (CAP_SYS_ADMIN))
			return -EPERM;
		retval = __get_user(scull_quantum, (int __user *)arg);
		break;

	  case SCULL_IOCTQUANTUM: /* Tell: arg is the value */
		if (! capable (CAP_SYS_ADMIN))
			return -EPERM;
		scull_quantum = arg;
		break;

	  case SCULL_IOCGQUANTUM: /* Get: arg is pointer to result */
		retval = __put_user(scull_quantum, (int __user *)arg);
		break;
  	  default:  /* redundant, as cmd was checked against MAXNR */
		return -ENOTTY;
	}
	return retval;
}