2018-2019-1 20165202 20165210 20165214 实验四外设驱动程序设计

一、实验内容

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
完成教材后实验：test驱动实验

二、实验步骤

学习笔记
- 【1】
- 【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(175) 评论(0) 编辑收藏举报

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