2017-2018-1 20155304 20155332 实验四 外设驱动程序设计

实验四 外设驱动程序设计

实验四外设驱动程序设计-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）

实验四外设驱动程序设计-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）

源代码如下：

/* 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
");
}

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}"`
# 创建设备文件节点
mknod /dev/${device} c $major 0
# 设置设备文件属性
chgrp $group /dev/${device}
chmod $mode  /dev/${device}

卸载模块：

/*test_drv_unload*/
#!/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

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);
}

实验四外设驱动程序设计-3

在实验箱中通过交叉编译完成test实验
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）

未完成

实验中的问题及解决过程

问题1：
运行load脚本出现错误insmod: error inserting './test_drv.ko': -1 File exists

解决：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。

新学到的知识点

• 驱动硬件、驱动程序、内核模块的概念
• lsmod、rmmod、insmod、modprobe等指令的用法
• 如何通过文件属性查看设备及其分类
• 了解驱动层次结构，驱动程序包含的两种程序
• 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