2017-2018-1 20155338 實驗四 外設驅動程序設計

任務一：

實驗要求：

1）學習資源中全課中的“hqyj.嵌入式Linux應用程序開發標準教程.pdf”中的第十一章

2）提交康奈爾筆記的照片

完成情況：

任務二：

實驗要求：

1）在Ubuntu完成資源中全課中的“hqyj.嵌入式Linux應用程序開發標準教程.pdf”中的第十一章的test試驗

2）提交編譯，加載模塊，卸載模塊，測試運行的截圖（要多張，全屏，體現學號信息）

完成情況：

驅動程序源代碼：

#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
/*全局變量*/
static struct cdev test_dev;
unsigned int major =0;
static char *data = NULL;
/*讀函數*/
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)) /* 將內核緩沖的數據拷貝到用戶空間*/ {
    return -EFAULT;
}
return count;
}
/*寫函數*/
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)) /* 將用戶緩沖的數據復制到內核空間*/ {
    return -EFAULT;
}
return count;
}
/*打開函數*/
static int test_open(struct inode *inode, struct file *file) {
printk("This is open operation\n"); /* 分配並初始化緩沖區*/
data = (char*)kmalloc(sizeof(char) * BUFF_SZ, GFP_KERNEL);
if (!data){
    return -ENOMEM;
}
memset(data, 0, BUFF_SZ);
return 0;
}
/*關閉函數*/
static int test_release(struct inode *inode,struct file *file) {
printk("This is release operation\n");
if (data)
{
  kfree(data); /* 釋放緩沖區*/
  data = NULL; /* 防止出現野指針 */ }
return 0;
}

/* 創建、初始化字符設備，並且註冊到系統*/
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);
}
}


/* 虛擬設備的 file_operations 結構 */
static struct file_operations test_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.read = test_read,
.write = test_write,
.open = test_open,
.release = test_release,
};


/*模塊註冊入口*/
int init_module(void) {
int result;
dev_t dev = MKDEV(major, 0);
if (major)
      {/* 靜態註冊一個設備，設備號先前指定好，並設定設備名，用 cat /proc/devices 來查看 */
          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;
}


/*卸載模塊*/
void cleanup_module(void) {
cdev_del(&test_dev);
unregister_chrdev_region(MKDEV(major, 0), 1);
printk("Test device uninstalled\n");
}
 

Makefile文件、編譯代碼

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
 

加載模塊：

#!/bin/sh
# 驅動模塊名稱
module="test_drv"    
# 設備名稱。在/proc/devices中出現
device="test_dev"    
# 設備文件的屬性
mode="664"            
group="david"        
 
# 刪除已存在的設備節點
rm -f /dev/${device} 
# 加載驅動模塊
/sbin/insmod -f ./$module.ko $* || exit 1
# 查到創建設備的主設備號
major=`cat /proc/devices | awk "\\$2==\"$device\" {print \\$1}"`
# 創建設備文件節點
mknod /dev/${device} c $major 0
# 設置設備文件屬性
chgrp $group /dev/${device}
chmod $mode  /dev/${device}
 

卸載模塊：

#!/bin/sh
module="test_drv"    
device="test_dev"
# 卸載驅動模塊
/sbin/rmmod $module $* || exit 1
# 刪除設備文件
rm -f /dev/${device}
exit 0

測試代碼：

#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"        /* 設備文件名*/
#define        BUFF_SZ                        1024                /* 緩沖大小 */
 
int main()
{
    int fd, nwrite, nread;
    char buff[BUFF_SZ];        /*緩沖區*/
    /* 打開設備文件 */
    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) /* 向設備寫入數據 */
        {
            perror("write");
            break;
        }
        if (read(fd, buff, BUFF_SZ) < 0)        /* 從設備讀取數據 */
        {
            perror("read");
            break;
        }
        else
        {
            printf("The read string is from kernel:%s\n", buff);
        }
    } while(strncmp(buff, "quit", 4));
    close(fd);
    exit(0);
}

完成截圖：

實驗中遇到的問題：

在編譯test_drv的時候出現如下命令錯誤：

insmod: error inserting ‘./test_drv.ko‘: -1 Invalid module format

解決問題：

因為內核無法加載模塊的原因是記載版本號的字符串和當前正在運行的內核模塊的不一樣，當前運行的內核與模塊的內核不一致，所以將makefile的路徑修改成當前模塊的build即可。

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