20155322 2017-2018-1《信息安全系统设计基础》实验四-外设驱动程序设计

实验四外设驱动程序设计

实验任务一：

• 任务内容：
  学习资源中全课中的“hqyj.嵌入式Linux应用程序开发标准教程.pdf”中的第十一章
  提交康奈尔笔记的照片（可以多张）
• 任务操作
  我观看PDF文件后进行如下笔记：
  

实验任务二：

• 任务内容：
  在Ubuntu完成资源中全课中的“hqyj.嵌入式Linux应用程序开发标准教程.pdf”中的第十一章的test试验
  提交编译，加载模块，卸载模块，测试运行的截图（要多张，全屏，体现学号信息）
• 任务操作：
  首先按照书上的要求，建立驱动代码源程序：

#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <asm/uaccess.h>
#define TEST_DEVICE_NAME "test_dev"
#define BUFF_SZ 1024
static struct cdev test_dev;
unsigned int major = 0;
static char *data = NULL;
static ssize_t test_read(struct file *file, char *buf, size_t count, loff_t *f_pos)
{
    int len;
    if (count < 0)
    {
        return -EINVAL;
    }
    len = strlen(data);
    count = (len > count)?count:len;
    if (copy_to_user(buf, data, count))
    {
        return -EFAULT;
    }
    return count;
}
static ssize_t test_write(struct file *file, const char *buffer, size_t count, loff_t *f_pos)
{
    if (count < 0)
    {
        return -EINVAL;
    }
    memset(data, 0, BUFF_SZ);
    count = (BUFF_SZ > count)?count:BUFF_SZ;
    if (copy_from_user(data, buffer, count))
    {
        return -EFAULT;
    }
    return count;
}
static int test_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    printk("This is open operation.
");
    data = (char*)kmalloc(sizeof(char) * BUFF_SZ, GFP_KERNEL);
    if (!data)
    {
        return -ENOMEM;
    }
    return 0;
}
static int test_release(struct inode *inode, struct file *file)
{
    printk("This is release operation.
");
    if (data)
    {
        kfree(data);
        data = NULL;
    }
    return 0;
}
static void test_setup_cdev(struct cdev *dev, int minor, struct file_operation *fops)
{
    int err, devno = MKDEV(major, minor);
    cdev_init(dev, fops);
    dev->owner = THIS_MODULE;
    dev->ops = fops;
    err = cdev_add (dev, devno, 1);
    if (err)
    {
        printk (KERN_NOTICE "Error %d adding test %d", err, minor);
    }
}
static struct file_operations test_fops =
{
    .owner = THIS_MODULE,
    .read = test_read,
    .write = test_write,
    .open = test_open,
    .release = test_release,
};
int init_module(void)
{
    int result;
    dev_t dev = MKDEV(major, 0);
    if (major)
    {
        result = register_chrdev_region(dev, 1, TEST_DEVICE_NAME);
    }
    else
    {
        result = alloc_chrdev_region(&dev, 0, 1,TEST_DEVICE_NAME);
    }
    if (result < 0)
    {
        printk(KERN_WARNING "Test device: unable to get major %d
",major);
        return result;
    }
    test_setup_cdev(&test_dev, 0, &test_fops);
    printk("The major of the test device is %d
", major);
    return 0;
}
void cleanup_module(void)
{
    cdev_del(&test_dev);
    unregister_chrdev_region(MKDEV(major, 0), 1);
    printk("Test device uninstalled.
");
}

在完成驱动程序的源代码后，我们需要编辑一个Makefile文件：

KERNELDIR=/usr/src/4.4.0-101-generic

ifeq ($(KERNELRELEASE),) 
KERNELDIR ?= /lib/modules/$(shell uname -r)/build 
PWD := $(shell pwd)
modules:
    $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules 
modules_install:
    $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules_install 
clean:
    rm -rf *.o *~ core .depend .*.cmd *.ko *.mod.c .tmp_versions 
.PHONY: modules modules_install clean 
else
    obj-m := test_drv.o   
endif 

在虚拟机中输入Makefile文件之后，我在进行make命令操作时总是会出错，上网查询后发现这是格式问题，在经过一定的修改后才完成Makefile的。
下面将加载脚本和卸载脚本做好：

# !/bin/sh
# 驱动模块名称
module="test_drv"
# 设备名称。在/proc/devices中出现
device="test_dev"
# 设备文件的属性
mode="664"
group="david"

# 删除已存在的设备节点
rm -f /dev/${device}
# 加载驱动模块
/sbin/insmod -f ./$module.ko $* || exit 1
# 查到创建设备的主设备号
major='cat /proc/devices | awk "\$2=="$device" {print \$1}"'
# 创建设备文件节点
mknod /dev/${device} c $major 0
# 设备文件属性
chgrp $group /dev/${device}
chomd $mode /dev/${device}

卸载脚本：

# !/bin/sh
module="test_frv"
device="test_frv"
# 卸载驱动模块
/sbin/rmmod $module $* || exit 1
# 删除设备文件
rm -f /dev/${device}
exit 0

做出测试代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#define TEST_DEVICE_FILENAME "/dev/test_dev" //设备文件名
#define BUFF_SZ 1024 //缓冲大小

int main()
{
    int fd,nwrite,nread;
    char buff[BUFF_SZ]; //缓冲区
    //打开设备文件
    fd=open(TEST_DEVICE_FILENAME,O_RDWR);
    if(fd<0)
    {
        perror("open");
        exit(1);
    }

    do
    {
        printf("Input some words to kernel(enter 'quit' to exit):");
        memset(buff,0,BUFF_SZ);
        if(fgets(buff,BUFF_SZ,stdin)==NULL)
        {
            perror("fgets");
            break;
        }
        buff[strlen(buff)-1]='';
        if(write(fd,buff,strlen(buff))<0) //向设备写入数据
        {
            perror("fgets");
            break;
        }
        if(read(fd,buff,BUFF_SZ)<0) //从设备读取数据
        {
            perror("read");
            break;
        }
        else
        {
            printf("The read string is from kernel:%s
",buff);
        }
    } while(strncmp(buff,"quit",4));
    close(fd);
    exit(0);
}

进行测试：