2017-2018-1 20155302 实验四 外设驱动程序设计

任务一

?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）

完成情况：

第十一章主要讲述了在Linux的内核空间的嵌入式Linux设备驱动的开发。

Linux设备驱动的基本概念。
Linux设备驱动程序的基本功能。
Linux设备运作的基本过程。
常见设备接口驱动函数。
LCD设备驱动程序编写步骤。
键盘设备驱动程序编写步骤。

康奈尔笔记照片：

思考与问题：嵌入式Linux系统运行需要几个设备共享，然而如何中断共享呢？

系统调用request_irq()

    int request_irq(unsigned int irq, 
    void (*handler)(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs), 
    unsigned long irqflags, 
    const char * devname, 
    void *dev_id);    

如果共享中断，irqflags设置SA_SHIRQ属性，这样就允许别的设备申请同一个中断。需要注意所有用到这个中断的设备在调用request_irq()都必须设置这个属性。系统在回调每个中断处理程序时，可以用dev_id这个参数找到相应的设备。通常，dev_id就设为device结构本身。系统处理共享中断是用各自的dev_id参数依次调用每一个中断处理程序。

任务二

?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）

完成情况

在实验室VM虚拟机中以自己学号命名建立一个文件夹用以储存任务二所需要的所有文件。

所需代码编写储备：

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"

#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)

        {

            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);

}

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



static struct cdev test_dev;

unsigned int major =0;

static char *data = NULL;



/*oˉêyéù?÷*/

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);



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;

}



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;

}



static int test_open(struct inode *inode, struct file *file)

{

    printk("This is open operation\n");

    data = (char*)kmalloc(sizeof(char) * BUFF_SZ, GFP_KERNEL);

    if (!data)

    {

        return -ENOMEM;

    }

    memset(data, 0, BUFF_SZ);

    return 0;

}



static int test_release(struct inode *inode,struct file *file)

{

    printk("This is release operation\n");

    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);

    }

}


static struct file_operations test_fops = 

{

    .owner   = THIS_MODULE,

    .read    = test_read,

    .write   = test_write,

    .open    = test_open,

    .release = test_release,

};



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\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;

}

void cleanup_module(void) 

{

    cdev_del(&test_dev);

    unregister_chrdev_region(MKDEV(major, 0), 1);

    printk("Test device uninstalled\n");

}

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_drv_load脚本内容：

#!/bin/sh
module="test_drv"
device="test_dev"
mode="664"
group="david"


# remove stale nodes
rm -f /dev/${device} 

# invoke insmod with all arguments we got
# and use a pathname, as newer modutils don‘t look in . by default
/sbin/insmod -f ./$module.ko $* || exit 1

major=`cat /proc/devices | awk "\\$2==\"$device\" {print \\$1}"`

mknod /dev/${device} c $major 0

# give appropriate group/permissions
chgrp $group /dev/${device}
chmod $mode  /dev/${device}

test_drv_unload脚本内容：

#!/bin/sh
module="test_drv"
device="test_dev"

# invoke rmmod with all arguments we got
/sbin/rmmod $module $* || exit 1

# remove nodes
rm -f /dev/${device}

exit 0

运行示例：

   先给加载权限：````chmod +x ./test_drv_load````

   运行加载脚本：````sudo ./test_drv_load````

   运行测试代码:````./test````

   再给卸载权限：````chmod +x ./test_drv_unload````

   运行卸载脚本：````sudo ./test_drv_unload````

   利用````make````指令进入与离开目录

实验截图：

实验中遇到的问题及解决方法

Q:实验的最后运行load脚本出现错误insmod: error inserting ‘./test_drv.ko‘: -1 File exists

A:关闭虚拟机重新启动就能解决。

实验感想：

本次实验首先学习了嵌入式Linux设备驱动的开发相关知识，为之后的任务二做了铺垫，也让我学到了linux系统的内核知识收获很大，另外为此次设备不好，没能做成小组合作的任务三而感到很遗憾。