_IO, _IOR, _IOW, _IOWR宏在驱动程序中的用法解析

在驱动程序开发中，_IO, _IOR, _IOW, 和 _IOWR 是Linux系统中四个重要的宏，它们用于生成ioctl函数中设备控制块（ioctl）命令的结构。这些宏在处理设备间的通信时起到关键作用，使得应用程序能够准确地向设备驱动程序发送读取、写入或者其他操作请求。 1. **宏的作用**: - _IO宏主要用于创建一个无数据传输（_IOC_NONE = 0）的读/写命令，它接收两个参数：类型码(type)和命令编号(nr)，通过位移运算组合出cmd的各个部分。 - _IOR, IOW, 和 _IOWR 分别用于指定数据只读、只写和双向传输，它们的区别在于方向位（dir）的值不同。 2. **cmd结构**: - cmd的32位被分为4个区域：2位的“区别读写”区（0x00–0x03），14位的“数据大小”区（0x0000–0x3fff），8位的“魔数”区（0x00–0xff），以及8位的“区别序号”区（0x00–0xff）。 - “区分读写区”通过_IO()宏的dir参数决定是读(_IOC_READ)、写(_IOC_WRITE)或双向传输(_IOC_READ|_IOC_WRITE)。 - “数据大小”区由arg变量的内存大小决定，与size参数相关。 - “魔数区”标识特定的设备驱动程序功能，通过type参数设置。 - “区别序号”则用来排序和唯一标识命令。 3. **宏定义**: - _IOC()宏是基础，它将传入的dir、type、nr和size参数进行位移运算组合，形成最终的cmd值。 - _IOC_DIRSHIFT, _IOC_SIZESHIFT, _IOC_TYPESHIFT, _IOC_NRSHIFT, _IOC_NRBITS, 和 _IOC_TYPEBITS 是这些位移操作的常量，用于精确地控制每个字段的位置。 - _IO宏实际是_IOC()的简化形式，只用于无数据传输的情况。 4. **宏使用示例**: - 例如，要创建一个只读命令，可以使用 _IOR(type, nr, size)，这里type是特定设备类型的编号，nr是命令编号，size是数据大小。 理解并熟练运用这些宏是编写设备驱动程序时必不可少的一部分，它们确保了设备驱动程序和用户空间应用程序之间的高效、安全通信。通过正确配置cmd结构，应用程序可以向驱动程序发送定制化的设备操作请求，驱动程序再根据cmd的具体值执行相应的操作。