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  • 2017-2018-1 20155219 实验四 外设驱动程序设计

    2017-2018-1 20155219 实验四 外设驱动程序设计

    任务一

    实验要求

    1)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

    2)提交康奈尔笔记的照片

    完成情况:

    任务二

    实验要求

    1)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

    2)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

    该实验是编写最简单的字符驱动程序,这里的设备也就是一段内存,实现简单的读写功能,并列出常用格式的Makefile以及驱动的加载和卸载脚本。读者可以熟悉字符设备驱动的整个编写流程

    实验内容

    该实验要求实现对虚拟设备(一段内存)的打开、关闭、读写的操作,并要通过编写测试程序来测试虚拟设备及其驱动运行是否正常。

    完成情况

    1.编写驱动程序源代码

    /* 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
    ");
    }
    

    2.编译代码

    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 
    

    3.加载模块

    /*test_drv_load*/
    #!/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}"
    
    mknod /dev/${device} c $major 0
    chgrp $group /dev/${device}
    chmod $mode  /dev/${device}
    

    4.test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"        /* 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("write");
                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);
    }
    


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