2017-2018-1 20155208 20155212 实验四 外设驱动程序设计
任务一
要求
- 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
步骤
使用印象笔记中的康奈尔笔记模板
任务二
要求
- 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)
编写代码
- 驱动程序
/* test_drv.c */
#include <linux/module.h>
#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
/*全局变量*/
static struct cdev test_dev;
unsigned int major =0;
static char *data = NULL;
/*函数声明*/
static ssize_t test_read(struct file *file, char *buf, size_t count, loff_t *f_pos);
static ssize_t test_write(struct file *file,const char *buffer, size_t count,loff_t *f_pos);
static int test_open(struct inode *inode, struct file *file);
static int test_release(struct inode *inode,struct file *file);
/*读函数*/
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;
}
/*写函数*/
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;
}
/*打开函数*/
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;
}
memset(data, 0, BUFF_SZ);
return 0;
}
/*关闭函数*/
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_operations *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);
}
}
/* tests设备的file_operations结构 */
static struct file_operations test_fops =
{
.owner = THIS_MODULE,
.read = test_read,
.write = test_write,
.open = test_open,
.release = test_release,
};
/*模块注册入口*/
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);
major = MAJOR(dev);
}
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;
}
/*卸载模块*/
void cleanup_module(void)
{
cdev_del(&test_dev);
unregister_chrdev_region(MKDEV(major, 0), 1);
printk("Test device uninstalled
");
}
- Makefile
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
- 加载脚本
#!/bin/sh
module="test_drv"
device="test_dev"
mode="664"
group="root"
# remove stale nodes
rm -f /dev/${device}
# invoke insmod with all arguments we got
# and use a pathname, as newer modutils don't look in . by default
/sbin/insmod -f ./$module.ko $* || exit 1
major=`cat /proc/devices | awk "\$2=="$device" {print \$1}"`
mknod /dev/${device} c $major 0
# give appropriate group/permissions
chgrp $group /dev/${device}
chmod $mode /dev/${device}
- 卸载脚本
#!/bin/sh
module="test_drv"
device="test_dev"
# invoke rmmod with all arguments we got
sudo /sbin/rmmod $module $* || exit 1
# remove nodes
rm -f /dev/${device}
exit 0
- 测试代码
/* test.c */
#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"
#define BUFF_SZ 1024
int main()
{
int fd, nwrite, nread;
char buff[BUFF_SZ];
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)
{
perror("write");
break;
}
if (read(fd, buff, BUFF_SZ) < 0)
{
perror("read");
break;
}
else
{
printf("The read string is from kernel:%s
", buff);
}
} while(strncmp(buff, "quit", 4));
close(fd);
exit(0);
}
实验结果
-
编译
> make > make clean
-
加载驱动
> ./test_srv_load
-
编译并运行测试程序
> gcc -o test test.c > ./test
-
运行结果
-
卸载驱动程序
> ./test_drv_unload
-
查看内核打印信息
> dmesg | tail -n 10
问题与解决
-
运行加载模块脚本
test_drv_load
时无法用TAB
补全命令,说明无法执行脚本- 推测该脚本无执行权限
- 使用
ls -l test_drv_load
查看权限,显示 - 使用
chmod +x test_drv_load
为所有用户增加执行权限 - 再次使用
ls -l test_drv_load
查看权限,显示
-
运行加载模块脚本提示
Opeation not permitted
-
增加
sudo
尝试,提示 -
修改
test_drv_load
,将david
改成root
-
再次运行,提示
-
使用
lsmod | grep test_drv
查看 -
使用
sudo rmmod -f test_drv
卸载,提示 -
使用
sudo ./test_drv_unload
-
发现还是不行,于是只能重启
-
-
卸载加载模块提示
- 在网上搜索了很多,也尝试了很多方法,并没有找到解决办法
其他同学遇到的问题与解决
-
运行load脚本出现错误
insmod: error inserting './test_drv.ko': -1 File exists
- 这个原因一般是因为,运行过
./test_drv_load
(没加sudo
),但是失败了,但是运行到了加载驱动的模块的语句,驱动已经加载,所以再次运行加载模块会提示该错。
- 这个原因一般是因为,运行过
学习笔记中得到问题与解决
-
什么是Linux内核?
- 内核是我们通常所说的“Linux技术奇迹”的最重要特征
- 内核既是操作系统的心脏,也是它的大脑,因为内核控制着基本的硬件。内核是操作系统的核心,具有很多最基本功能,如虚拟内存、多任务、共享库、需求加载、共享的写时拷贝(copy-on-write)可执行程序和TCP/IP网络功能
- Linux内核本身并不是操作系统,它是一个完整操作系统的组成部分。Red Hat、Novell、Debian和Gentoo等Linux发行商都采用Linux内核,然后加入更多的工具、库和应用程序来构建一个完整的操作系统
-
一般来说L针对Linux系统的攻击较少,那如果将恶意代码放在驱动中编译到内核中,不就实现攻击了吗?
- 一般安装的都是从可信的源中安装驱动,不会有病毒,但是也有下载安装包安装的,网上没有查到相关资料
-
register_chrdev()为什么逐渐被淘汰?有什么缺点?
- register_chrdev()分为静态注册和动态注册,而新型的注册将静态注册和动态注册分为两个个体,解决了前者产生资源浪费的问题
-
很多情况下,驱动程序都是自动安装,不需要用户介入。在windows系统中,操作系统会通过验证驱动来源签名,有时通过用户人工确认的方式来确定来源是否可靠。那么,在Linux系统中是否有类似的安全机制呢?
- 未解决
-
/proc存在内存不会很容易丢失吗?
- 未解决
收获与体会
- 具体学到的知识点
- 设备驱动程序概念
- Linux对设备驱动的处理
- 字符设备驱动程序编写流程及GPIO驱动实例
- 块设备驱动程序的编写流程及
- 相关的重要数据结构
- 设备驱动程序的组成
- proc文件系统
- 中断编程及按键驱动程序实例
- 简单虚拟设备驱动程序编写、编译、加载、卸载
- 查看内核打印信息
- 锻炼了解决问题的能力
- 学习了使用
lsmod
ls-l
grep
dmesg
ps
chmod [用户] [符号] [权限] [filename]
rmmod
等命令 - 复习了交叉编译