2018-2019-1 20165202 20165210 20165214 实验四 外设驱动程序设计

一、实验内容

  1. 阅读学习教材第十一章“嵌入式Linux设备驱动开发”,提交康奈尔笔记照片
  2. 完成教材后实验:test驱动实验

二、实验步骤

  1. 学习笔记

    • 【1】
    • 【2】
  2. test驱动实验

    • 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)) /* 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\n"); /* 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\n");
    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\n", major);
        return result;
    }
    test_setup_cdev(&test_dev, 0, &test_fops); 
    printk("The major of the test device is %d\n", 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\n");
    }
    
    • 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
    

【Makefile运行截图】

- 加载模块脚本

```
#!/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="root"

# 删除已存在的设备节点
rm -f /dev/${device}
# 加载驱动模块
#/sbin/insmod ./$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}
```
- 编译test.c并执行

```
#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
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] = '\0';
    if (write(fd, buff, strlen(buff)) < 0) /* 向设备写入数据 */ {
        perror("write");
        break; }
    if (read(fd, buff, BUFF_SZ) < 0) {
        perror("read");
        break; }
    else {
        printf("The read string is from kernel:%s\n", buff);
    }
} while(strncmp(buff, "quit", 4));
close(fd);
exit(0);
}
```
- 卸载模块

```
#!/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
```

实验过程:

make clean
make
./test_drv_load
gcc -o test test.c
./test_drv_unload

可以看到程序的输出和内核打印的信息
【test运行截图】

三、实验代码调试中遇到的问题及解决方案

问题1:

实验中makefile始终不能成功运行,但是代码检查过很多次与老师给的代码完全一样但是就是无法运行。

解决方案1:

探索了很久以后终于发现是makefile的格式问题。下面这个makefile文件就是实验中的,注意以下几个格式便可以避免无法使用的现象:

  • 1.在三个冒号后面换行的执行语句应该使用一个tab来实现“空格”的效果。

  • 2.最后的endif需要与之前的语句空开一行来实现结束的标志。

    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
    

问题2:

在makefile完成以后想要运行脚本与test文件却无法运行。

解决方案2:

无法运行脚本与test的原因是这两个文件都是处于只读状态,故无法正常运行。只需进入管理员权限,然后对这两个文件进行如下的修改权限操作便可以执行:

```
chmod +x test

chmod +x test_drv_load
```
posted @ 2018-12-02 22:39  Haimi98  阅读(131)  评论(0编辑  收藏