20145224&20145238《信息安全系统设计基础》实验四

20145224陈颢文20145238荆玉茗 《信息安全系统设计基础》第四次实验报告

课程：信息安全系统设计基础 班级： 1452

姓名：荆玉茗 陈颢文 学号：20145238 20145224

成绩： 指导教师：娄嘉鹏 实验日期：2016.11.17

实验密级： 预习程度： 实验时间：10：10-13:00

仪器组次： 必修/选修：必修 实验序号：4

实验名称： 外设驱动程序设计

实验目的与要求：
1.掌握实时系统应用和驱动程序的编写
2.选择某个接口电路

实验仪器名称	数量	型号
pc机	1
arm机	1	UP-TECH
虚拟机	1	REDHAT

实验内容、步骤与体会：

1、实验过程
（1）功能

• demo_read,demo_write 函数完成驱动的读写接口功能，do_write 函数实现将用户写入的数据逆序排列，通过读取函数读取转换后的数据。这里只是演示接口的实现过程和内核驱动对用户的数据的处理。
  （2）注释
  将驱动映射为标准接口

• static struct file_operations demo_fops = {…}完成了将驱动函数映射为
  标准接口。

驱动向内核注册

• devfs_registe（）和 register_chrdev（）函数完成将驱动向内核注册。

Open方法

• Open 方法提供给驱动程序初始化设备的能力，从而为以后的设备操作做好准备，此外open操作一般还会递增使用计数，用以防止文件关闭前模块被卸载出内核。

• 递增使用计数
• 检查特定设备错误。
• 如果设备是首次打开，则对其进行初始化。
• 识别次设备号，如有必要修改 f_op 指针。
• 分配并填写 filp->private_data 中的数据。

Release 方法

• 与 open 方法相反，release 方法应完成如下功能：

• 释放由 open 分配的 filp->private_data 中的所有内容
• 在最后一次关闭操作时关闭设备
• 使用计数减一

Read 和 和 Write 方法

ssize_t demo_write(struct file *filp,const char * buffer, size_t count,loff_t *ppos) ssize_t demo_read(struct file *filp, char *buffer, size_t count, loff_t *ppos)

• read 方法完成将数据从内核拷贝到应用程序空间，write 方法相反，将数据从应用程
  序空间拷贝到内核。对于者两个方法，参数 filp 是文件指针，count 是请求传输数据的长
  度，buffer 是用户空间的数据缓冲区，ppos 是文件中进行操作的偏移量，类型为 64 位数。

• 由于用户空间和内核空间的内存映射方式完全不同，所以不能使用象 memcpy 之类的函数，
  必须使用如下函数：

unsigned long copy_to_user (void *to,const void *from,unsigned long count); unsigned long copy_from_user(void *to,const void *from,unsigned long count);

ioctl方法

• ioctl 方法主要用于对设备进行读写之外的其他控制，比如配置设备、进入或退出某种
  操作模式，这些操作一般都无法通过 read/write 文件操作来完成。

编写中断处理函数的注意事项：

• 中断处理程序与普通C代码没有太大不同，不同的是中断处理程序在中断期间运行，它有如下限制：

不能向用户空间发送或接受数据
不能执行有睡眠操作的函数
不能调用调度函数

使用/proc文件系统

• /proc 文件系统是由程序创建的文件系统，内核利用它向外输出信息。/proc 目录下的
  每一个文件都被绑定到一个内核函数，这个函数在此文件被读取时，动态地生成文件的内
  容。
• 大多数情况下 proc 目录下的文件是只读的。使用/proc 的模块必须包 含
  头文件

2、编译驱动模块及测试程序

• 上面介绍了在 Makefile 中有两种编译方法，可以在本机上使用 gcc 也可以使用交叉编译器进行编译，这里我们只介绍用交叉编译器进行编译的结果。

• 注意：如果编译的时候出现问题，可能是在/usr/src 下没有建立一个 linux 连接，可以使用下面的命令：

[root@zxt 01_demo]# cd /usr/src/
[root@zxt src]# ln –sf linux-2.4.20-8 linux
[root@zxt src]# ls
debug linux linux-2.4 linux-2.4.20-8 redha

• 附：

ln指令的用法是连接，使用格式是ln [options] source dist，这里我们用到的sf参数的含义是：

f：链接时先将与dist同档名的档案删除

-s：进行软链接。（软链接，又称符号链接，这个文件包含了另一个文件的路径名，特点是可以链接不同文件系统的文件，甚至可以链接不存在的文件。）

3、测试驱动程序

插入驱动模块demo.o

可以用 lsmod 命令来查看模块是否已经被插入，在不使用该模块的时候还可以用 rmmod 命令来将模块卸载。

[root@zxt 01_demo]# insmod demo.o
Warning: loading demo.o will taint the kernel: no license
See http://www.tux.org/lkml/#export-tainted for information about tainted modules
Module demo loaded, with warnings

使用测试程序进行测试

• 测试结果如下
  

4、实验过程中遇到的问题以及解决方案。

1.宏变量定义armv4l-unknown-linux-gcc编译器编译驱动
由于这个实验还是在实验一的环节下完成的，所以./install.sh需要成功，armv4l文件夹内容有些不同，在执行完这步之后要注意核对娄老师给的教学指导，之后就没什么问题了。

2.makefile的改写如下：

KERNELDIR = /usr/src/linux

KERNELDIR = /arm2410cl/ kernel/linux-2.4.18-2410cl/

INCLUDEDIR = $(KERNELDIR)/include

CROSS_COMPILE=armv41-unknown-linux-

参考资料

• 信息安全系统设计实验图文教程
• 2410经典实验指导20110331.pdf