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  • 2019-2020-1 20175205 20175234 20175217 实验四 外设驱动程序设计

    一、实验目的

    • 编写最简单的字符驱动程序
    • 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
    • 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

    二、实验内容及步骤

    1、任务一

    • 任务详情

      • 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)
    • 笔记

    2、任务二

    • 任务详情

      • 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

      • 在VMware虚拟机中创建文件夹
      • 将第十一章中关于字符设备的test实验中代码:test_drv.ctest.cMakefiletest_drv_loadtest_drv_unload敲入并保存在文件夹内
      • 要注意在Makefile中命令换行要用Tab键进行缩进
      • 实验代码

    Makefile

    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.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/stdout"
    #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);
    }		
    

    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;
    /*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)) /* ?内核??的数????用户??*/
    {
    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
    ");
    }
    
    • 实验结果及截图

      • 编译并加载驱动模块
      • 编译:make clean;make
      • 给脚本文件增加可执行权限:chmod +x ./test_drv_load
      • 以管理员身份运行加载脚本:sudo ./test_drv_load
      • 查看驱动程序编号:cat devices

    • 编译并运行测试程序
      • 编译:gcc -o test test.c
      • 运行:./test
      • 根据提示输入信息

    • 卸载驱动程序
      • 以管理员身份运行加载脚本:sudo ./test_drv_unload
      • 查看驱动程序编号:cat devices

    三、实验过程中遇到的问题及解决办法

    问题1:运行test.c时找不到文件

    解决1:将test.c文件中路径改为/dev/stdout即可解决,运行成功

    问题2:卸载驱动程序时发现进程忙

    解决2:重启虚拟机后即可解决,即用cat devices查看进程,发现进程已卸载

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