2018-2019-1 20165311 20165329 20165334 实验四 外设驱动程序设计

实验四外设驱动程序设计-1

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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）

实验四外设驱动程序设计-2

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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）

实验目的

编写简单的字符驱动程序，实现简单的读写功能，列出常规格式的Makefile以及驱动的加载和卸载脚本。

实验步骤

1、编写代码

• • 驱动程序代码

#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;
/*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)) /* 将内核缓冲的数据拷贝到用户空间*/
							    {
									        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)) /* 将用户缓冲的数据复制到内核空间*/
							    {
									        return -EFAULT;
											    }
						    return count;
}

/*打开函数*/
static int test_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
	    printk("This is open operation
");
		    
		    /* 分配并初始化缓冲区*/
		    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); /* 释放缓冲区*/
								        data = NULL; /* 防止出现野指针 */
										    }
			    return 0;
}

/* 创建、初始化字符设备，并且注册到系统*/
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);
												    }
}

/* 虚拟设备的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)
					    {/* 静态注册一个设备，设备号先前指定好，并设定设备名，用cat /proc/devices来查看 */
							        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;
}

/*卸载模块*/
void cleanup_module(void) 
{
	    cdev_del(&test_dev);

		    unregister_chrdev_region(MKDEV(major, 0), 1);

			    printk("Test device uninstalled
");
}

Makefiel

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

test_drv_load脚本（实现驱动模块的加载）

  # !/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}

test_drv_unload (卸载脚本）

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

编写测试代码

/* 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);
  }

2、在上面代码目录下编译并加载驱动模块

chmod +x ./test_drv_load  //给脚本文件增加可执行权限
sudo ./test_drv_load //以管理员身份运行加载脚本
//编译并运行测试程序
gcc test.c -o test
chmod +x ./test  //给文件增加可执行权限
sudo ./test  //以管理员身份运行

实验截图

• 加载模块截图

• 运行测试截图

• 卸载模块截图

实验中遇到的问题

• 输入make clean;make提示Makefile某行遗漏分隔符

解决办法

用vi打开Makefile将红色前面的空格删除用Tab代替