完成應用程式通過驅動控制硬體的實現。實驗建立在之前的框架上，我們先實現使用者層與核心層之間的資料互動，驅動程式拿到使用者傳來的指令後，就可以執行點燈的動作了。

應用程式與驅動資料互動

對於驅動程式而言，使用copy_to_user 和 copy_from_user函式與應用程式進行資料互動。當應用程式read時，對應驅動程式copy_to_user；當應用程式write時，對應驅動程式copy_from_user。

copy_to_user是將資料從核心空間拷貝到使用者空間

int copy_to_user(void __user * to, const void * from, unsigned long n)
 

copy_from_user將資料從使用者空間拷貝到核心空間

int copy_from_user(void * to, const void __user * from, unsigned long n)

驅動與硬體的連線

地址的對映

控制外設，其實就是控制暫存器地址。由於MMU（記憶體管理單元），核心層的驅動不能直接操作硬體上的地址，通過虛擬地址來實現。

                      驅動程式 -->  虛擬地址  -->  MMU  -->  實體地址(暫存器)  -->  硬體

地址對映

void *ioremap(cookie, size)

    cookie: 實體地址    size: 長度（位元組位單位）   返回值是虛擬地址

去對映

void iounmap(void __iomem *addr)

    addr 對映之後到虛擬地址

實現過程

驅動程式的實現

在之前的框架的基礎上，一方面對下實現了硬體的操作，載入模組時將控制LED燈的引腳（GPX2_7）地址的對映，並設定引腳控制暫存器為輸出模式；另一方面，實現對應用層介面的封裝，當用戶程式向驅動寫資料時，chr_drv_write函式接收並且判斷該數值，如果是正數則點亮LED燈，否者滅燈。

//chr_drv.c
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/device.h>

#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>


#define GPX2_CON 0x11000C40  
#define GPX2_SIZE 8

volatile unsigned long *gpx2conf;
volatile unsigned long *gpx2dat;



static unsigned int dev_major = 250;
static struct class *devcls;
static struct device *dev;




ssize_t chr_drv_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t count, loff_t *fpos);
ssize_t chr_drv_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *fpos);
int chr_drv_open(struct inode *inode, struct file *filp);
int chr_drv_close(struct inode *inode, struct file *filp);




const struct file_operations my_fops = {
	.open = chr_drv_open,
	.read = chr_drv_read,
	.write = chr_drv_write,
	.release = chr_drv_close,

};




static int __init chr_drv_init(void)
{

	printk("-------%s-------------\n", __FUNCTION__);
	
	//向系統申請裝置號
	int ret;
	ret = register_chrdev(dev_major, "chr_dev_test", &my_fops);
	if(ret == 0){
		printk("register ok\n");
	}else{
		printk("register failed\n");
		return -EINVAL;
	}

	//建立裝置結點
	devcls = class_create(THIS_MODULE, "chr_cls");
	dev = device_create(devcls, NULL, MKDEV(dev_major, 0), NULL, "chr2");

	//將實體地址對映成為虛擬地址，用指標指向這個地址
	gpx2conf = ioremap(GPX2_CON, GPX2_SIZE);
	gpx2dat = gpx2conf + 1;

	//GPX2_7設定成輸出模式
	*gpx2conf &= ~(0xf<<28);
	*gpx2conf |= (0x1<<28);

	return 0;
}

static void __exit chr_drv_exit(void)
{
	printk("-------%s-------------\n", __FUNCTION__);

	//取消地址對映
	iounmap(gpx2conf);

	//銷燬這個裝置結點
	device_destroy(devcls,  MKDEV(dev_major, 0));
	class_destroy(devcls);

	
	//釋放這個裝置號
	unregister_chrdev(dev_major, "chr_dev_test");
}


module_init(chr_drv_init);
module_exit(chr_drv_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");


static int kernel_val = 555;

//  read(fd, buf, size);
ssize_t chr_drv_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t count, loff_t *fpos)
{
	//printk("-------%s-------\n", __FUNCTION__);
	
	int ret;
	ret = copy_to_user(buf, &kernel_val, count);
	if(ret > 0)
	{
		printk("copy_to_user error\n");
		return -EFAULT;
	}

	return 0;
}

ssize_t chr_drv_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *fpos)
{
	//printk("-------%s-------\n", __FUNCTION__);
	
	int ret;
	int value;
	ret = copy_from_user(&value,  buf, count);
	if(ret > 0)
	{
		printk("copy_to_user error\n");
		return -EFAULT;
	}

	if(value){
		*gpx2dat |= (1<<7);
	}else{
		*gpx2dat &= ~(1<<7);
	}

	
	return 0;
	
}

int chr_drv_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	printk("-------%s-------\n", __FUNCTION__);
	return 0;

}


int chr_drv_close(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	printk("-------%s-------\n", __FUNCTION__);
	return 0;

}

應用程式

在應用層的角度，一切皆是檔案。程式把驅動當成一個檔案（裝置結點）來操作，開啟檔案後，間隔一段時間寫入0或1，最終實現led燈的閃爍。

//chr_test.c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>


int main(int argc, char *argv[])
{
	int fd;
	int value = 0;

	//開啟裝置結點
	fd = open("/dev/chr2", O_RDWR);
	if(fd < 0)
	{
		perror("open");
		exit(1);
	}
	//讀操作
	read(fd, &value, 4);
	//printf("___USER___:  value = %d\n", value);


	while(1)
	{
		//寫操作
		value = 0;
		write(fd, &value, 4);
		sleep(1);
		
		//寫操作
		value = 1;
		write(fd, &value, 4);
		sleep(1);
		
	}


	close(fd);

	return 0;

}

Makefile檔案

負責編譯管理工程。

ROOTFS_DIR = /nfs/rootfs

APP_NAME = chr_test

CROSS_COMPILE = /home/linux/soft/gcc-4.6.4/bin/arm-none-linux-gnueabi-
CC = $(CROSS_COMPILE)gcc

ifeq ($(KERNELRELEASE), )

KERNEL_DIR = /mnt/hgfs/sharefolder/kernel/linux-3.14-fs4412
CUR_DIR = $(shell pwd)

all :
	make -C  $(KERNEL_DIR) M=$(CUR_DIR) modules
	$(CC) $(APP_NAME).c  -o $(APP_NAME)
	
clean :
	make -C  $(KERNEL_DIR) M=$(CUR_DIR) clean
	
install:
	cp -raf *.ko $(APP_NAME)  $(ROOTFS_DIR)/drv_module


else

obj-m += chr_drv.o


endif

檢視實驗結果

編譯並移動檔案到nfs根目錄

[email protected]:/mnt/hgfs/sharefolder/kernel/linux-3.14-fs4412/drivers/mydrivers/chr_drv# make
[email protected]:/mnt/hgfs/sharefolder/kernel/linux-3.14-fs4412/drivers/mydrivers/chr_drv# make install

開發板載入模組，執行應用程式

[[email protected] drv_module]# ls
chr_drv.ko  chr_test
[[email protected] drv_module]#
[[email protected] drv_module]# insmod chr_drv.ko
[ 4803.030000] -------chr_drv_init-------------
[ 4803.035000] register ok
[[email protected] drv_module]# ./chr_test
[ 4809.940000] -------chr_drv_open-------
___USER___:  value = 555
^C[ 4817.835000] -------chr_drv_close-------

[[email protected] drv_module]#
 

觀察開發板上led是閃爍狀態。