一、概述

• ioctl 为什么会称为I/O操作的杂货箱？那时因为不能用之前 文件I/O 操作的地方，通常都能用ioctl来进行操作。
• 下面看ioctl 从应用到驱动的操作机制（网络截图）
  
• 从上面可以看出，ioctl通过cmd命令和传入arg的方式来进行文件的特殊操作，此机制的应用往往体现在应用程序对硬件设备的控制上面（比如设置串口的波特率、点击电机转速、控制LCD屏等）
• 本文只讨论应用层相关的ioctl，内核层请看后面章节。

二、应用层接口

#include <sys/ioctl.h>

/* @function 文件描述符
 * @param[in] request 命令cmd
 * @param[in] ... 一般用与传递数据
 * @return 成功 0， 失败 -1
 */
int ioctl(int fd, unsigned long request, ...);

• cmd :
  – cmd拆分：
  

幻数：说得再好听的名字也只不过是个0~0xff的数，占8bit(_IOC_TYPEBITS)。就是不同组命令的区分标识，通常写入一个ASCII字符来进行区分

序数：用这个数来给自己的命令编号，占8bit(_IOC_NRBITS)，我的程序从1开始排序。

数据传输方向：占2bit(_IOC_DIRBITS)。如果涉及到要传参，内核要求描述一下传输的方向，传输的方向是以应用层的角度来描述的。
1)_IOC_NONE：值为0，无数据传输。
2)_IOC_READ：值为1，从设备驱动读取数据。
3)_IOC_WRITE：值为2，往设备驱动写入数据。
4)_IOC_READ|_IOC_WRITE：双向数据传输。

数据大小：与体系结构相关，ARM下占14bit(_IOC_SIZEBITS)，如果数据是int，内核给这个赋的值就是sizeof(int)。

/*完成命令的组合*/
#define _IOC(dir,type,nr,size) \
	(((dir)  << _IOC_DIRSHIFT) | \      /*方向位，没有方向、读、写、读写*/
	 ((type) << _IOC_TYPESHIFT) | \   /*类型—幻数，一般填一个字符*/
	 ((nr)   << _IOC_NRSHIFT) | \       /*设备编号，一般填整数*/
	 ((size) << _IOC_SIZESHIFT))       /*传输的数据大小*/
	 
/*命令格式*/
#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)))

/*完成命令的分离*/
#define _IOC_DIR(nr)		(((nr) >> _IOC_DIRSHIFT) & _IOC_DIRMASK)    方向位
#define _IOC_TYPE(nr)		(((nr) >> _IOC_TYPESHIFT) & _IOC_TYPEMASK)  类型
#define _IOC_NR(nr)			(((nr) >> _IOC_NRSHIFT) & _IOC_NRMASK)      设备编号
#define _IOC_SIZE(nr)		(((nr) >> _IOC_SIZESHIFT) & _IOC_SIZEMASK)   数据大小

三、例程

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <unistd.h>

struct dev_data
{
	 int a;
	 int b;	
};

#define LED1_OFF _IOWR('L',1,struct dev_data)
#define LED1_ON  _IOWR('L',1,int)
#define LED2_OFF _IOWR('L',2,char)
#define LED2_ON  _IOWR('L',2,char)

struct dev_data data=
{
	.a=123,
	.b=456
};

int main(int argc,char **argv)
{
	if (argc!=2) {
		 printf("用法:./app /dev/xxx!\n");
		 exit(-1);	
	}
	int fd;
	fd=open(argv[1],2);
	if (fd<0) {
		 printf("驱动设备打开失败!\n");	
		 exit(-1);
	}
	
    ioctl(fd,LED1_OFF,&data);

    printf("app-->a=%d\n",data.a);
    printf("app-->b=%d\n",data.b);
	close(fd);
	return 0;	
}