2018-2019-1 20165207 20165209 20165215 实验四 外设驱动程序设计

2018-2019-1 20165207 20165209 20165215 实验四 外设驱动程序设计

实验内容和要求

• 1.外设驱动程序设计-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
  提交康奈尔笔记的照片（可以多张）

• 2.外设驱动程序设计-2
  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）

实验步骤

（一）康奈尔笔记

（二） 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

• 按照书上要求，建立驱动代码源程序

     /*test_drv.c*/
    #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.
  ");
    }
  

• Makefile文件

          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

        # !/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
  

• 测试代码test.c

        /* 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);
    }
  

• 编译test.c

• 加载脚本chmod +x test_drv_load

• 运行脚本./test_drv_load

• 运行testsudo ./test

• 卸载脚本chmod +x test_drv_unload

• 运行脚本./test_drv_unload

• 运行结果

实验中的问题及解决过程

• 问题1：无法在自己的虚拟机上运行成功

• 解决办法：内核版本问题,用老师给的虚拟机。

• 问题2：运行Makefile时报错（如下图）

• 解决办法：输入make clean;make代替make

• 问题3：运行脚本出现错insmod: error inserting './test_drv.ko': -1 File exists

• 解决办法：删除之前运行的全部文件，重启电脑；还可以参考链接。

新学到的知识

• 如何通过文件属性查看设备及其分类
• 嵌入式系统属于是一个用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置
• 学习字符设备驱动编程
• 了解分配设备号、设备注册、内核操作的相关函数的使用方法