【从零开始，从内核驱动驱动到用户空间调用】编写第一个linux驱动，通过端口访问I/O寄存器。

目的：

通过I/O端口方式访问RTC的秒寄存器；

由于本人从来没看过linux方面的书籍，也只是会在终端用些常用的命令而已，这次老大叫我学着通过I/O端口方式直接去读写寄存器。于是我在google中搜索，得到了一些答案，比如要先申请内存空间，再用ioremap映射到虚拟空间啊之类的。我学着网上的例子，写好了我的第一份代码。编译时竟然找不到头文件，非常头疼，头文件明明在那儿，怎么就找不到呢？在这里非常感谢，linux内核涉及与实现QQ群里面各位师哥师姐的鼎力相助，尽管说什么我都不懂，他们还是非常耐心。在群里大哥的指引下，我有了思路。要么添加系统调用，要么写个驱动。这里我选择了第二种方法。

方案：

引用群里大哥给我画的图片，感谢！

过程：

1. 编写驱动

#include <linux/ioport.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/moduleparam.h>
#include <linux/slab.h>       /* kmalloc() */
#include <linux/fs.h>     /* everything... */
#include <linux/errno.h>  /* error codes */
#include <linux/types.h>  /* size_t */
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/fcntl.h>  /* O_ACCMODE */
#include <linux/seq_file.h>
#include <linux/cdev.h>

#include <asm/uaccess.h>  /* copy_*_user */
#include <asm/io.h>

#define DEVICE_NAME "rtcport"
#define DEVICE_MAJOR 250

#ifndef BCD_TO_BIN
#define BCD_TO_BIN(val) ((val)=((val)&15) + ((val)»4)*10)
#endif

dev_t dev = 0;
static struct resource *rtc_resource;
static struct cdev my_dev;
static int RTC_open(struct inode *inode,struct file *filp)
{
	printk("open device
");
	return 0;
}

static int RTC_close(struct inode *inode,struct file *filp)
{
	printk("close device
");
	return 0;
}
static int RTC_read(struct file *filp, char __user *buf, loff_t *f_pos)
{
	outb(0,0x70);
	int test=inb(0x71);
	printk(KERN_DEBUG "second is %02X
",test);
	return 0;
}

static int RTC_write(void)
{
	return 0;
}

static struct file_operations fops={
	.owner=THIS_MODULE,
	.open=RTC_open,
	.release=RTC_close,
	.read=RTC_read,
	.write=RTC_write,
};
int RTC_init(void)
{
	int ret;
	//ret=register_chrdev(DEVICE_MAJOR,DEVICE_NAME,&fops);
	ret=alloc_chrdev_region(&dev,0,1,DEVICE_NAME);
	if (ret < 0) {
		printk("RTC: can't get major %d
", MAJOR(dev));
		return ret;
	}
	printk("Register device successfully!
");
	release_region(0x70, 0x02);
	rtc_resource = request_region(0x70,0x02,DEVICE_NAME);
	if(rtc_resource == NULL)
	{
		printk("Unable to register RTC I/O addresses
");
		return -1;
	}
	cdev_init(&my_dev,&fops);
	my_dev.owner=THIS_MODULE;
	my_dev.ops=&fops;
	ret=cdev_add(&my_dev,MKDEV(MAJOR(dev),0),1);
	if(ret<0)
	{
		printk("RTC: can't add device");
	}

	return 0;
}

void RTC_exit(void)
{
	//      unregister_chrdev(DEVICE_MAJOR,DEVICE_NAME);
	//      devfs_remove(DEVICE_NAME);
	release_region(0x70,0x02);
	cdev_del(&my_dev);
	unregister_chrdev_region(dev,1);
	printk("Device has been unregistered!
");
}

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("HJW");
module_init(RTC_init);
module_exit(RTC_exit);

 

2. Makefile

obj-m += rtc_port.o
ccflags-y=-I/root/testdxx
all:
        make $(ccflags-y) -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) modules

clean:
        make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) clean

说明：ccflags-y是需要包括的头文件的路径，如果不需要依赖自定义的头文件，可去除。

3.make clean(注：若第一次编译，此步骤可略过)

4.make(ls可以看到在路径下多了一些文件)

5. 将模块Insmod进内核

insmod rtc_port.ko

注释：有同学说，诶怎么一点打印信息都没有，原因是printk本身就不会把信息打印到屏幕上，如果有需要的话，大家可以自己去搜索搜索。

6.执行cat /proc/devices可以看到我们新添加的字符型设备rtcport

7.将rtcport创建dev节点

mknod /dev/rtcport c 237 0

8.应用程序app.cpp

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

int main(void)
{
        int fd;
        char buf[20];
        fd=open("/dev/rtcport",O_RDWR);
        if (fd<0)
        {
                perror("open");
                return -1;
        }
        for(int i=0;i<60;i++)
        {
                read(fd,buf,20);
                sleep(1);
        }
        close(fd);
        return 0;
}

 

9. 输出结果dmesg

10 总结

本文只是介绍了完整的步骤，很多小的知识点都没有提及。下面我将进行概括：

1) 模块的格式

关键函数：Init exit之类的；

2）字符型设备的动态注册（动态注册可以减少设备冲突的概率）

关键函数：

alloc_chrdev_region(&dev,0,1,DEVICE_NAME);

cdev_init；

cdev_add

等等

注：释放的关键函数请参见代码；

3) i/o端口的映射

关键函数：

request_region；

release_region；

小的知识点大家可以边google边对照我的代码，希望这篇文章可以帮助大家少走弯路！

11.展望

下一步是研究IPMI source code，非常渴望能找到志同道合的朋友，大家有过这方面的研究可以给我留言，非常感谢！