20145211《信息安全系统设计基础》实验四 驱动程序设计
2016-12-30 10:30
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课程:信息安全系统设计基础
班级:14521453
姓名:黄志远王亦徐
学号:2014521120145311
实验日期:2016.11.24
实验时间:10:10-12:25
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:
实验仪器 | 型号 | 数量 |
计算机 | Lenovo | 1 |
虚拟Linux环境 | Redhat9.0 | 1 |
Arm开发板 | UP-NETARM2410-CL | 1 |
一、实验内容
1.阅读和理解源代码
(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)源代码框架
#defineDEVICE_NAME"demo" staticssize_tdemo_write(structfile*filp,constchar*buffer,size_tcount) { chardrv_buf[]; copy_from_user(drv_buf,buffer,count); … } staticssize_tdemo_read(structfile*filp,char*buffer,size_tcount,loff_t*ppos) { chardrv_buf[]; copy_to_user(buffer,drv_buf,count); …. } staticintdemo_ioctl(structinode*inode,structfile*file,unsignedintcmd,unsignedlongarg) { } staticintdemo_open(structinode*inode,structfile*file) { } staticintdemo_release(structinode*inode,structfile*filp) { MOD_DEC_USE_COUNT; DPRINTK("devicerelease\n"); return0; } staticstructfile_operationsdemo_fops={ owner:THIS_MODULE, write:demo_write, read:demo_read, ioctl:demo_ioctl, open:demo_open, release:demo_release, }; #ifdefCONFIG_DEVFS_FS staticdevfs_handle_tdevfs_demo_dir,devfs_demoraw; #endif staticint__initdemo_init(void) { intresult; #ifdefCONFIG_DEVFS_FS devfs_demo_dir=devfs_mk_dir(NULL,"demo",NULL); devfs_demoraw=devfs_register(devfs_demo_dir,"0",DEVFS_FL_DEFAULT, demo_Major,demo_MINOR,S_IFCHR|S_IRUSR|S_IWUSR,&demo_fops,NULL); #else SET_MODULE_OWNER(&demo_fops); result=register_chrdev(demo_Major,"scullc",&demo_fops); if(result<0)returnresult; if(demo_Major==0)demo_Major=result;/*dynamic*/ #endif printk(DEVICE_NAME"initialized\n"); return0; } staticvoid__exitdemo_exit(void) { unregister_chrdev(demo_major,"demo"); kfree(demo_devices); printk(DEVICE_NAME"unloaded\n"); } module_init(demo_init); module_exit(demo_exit);
(3)注释
将驱动映射为标准接口staticstructfile_operationsdemo_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_tdemo_write(structfile*filp,constchar*buffer,size_tcount,loff_t*ppos) ssize_tdemo_read(structfile*filp,char*buffer,size_tcount,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:
unsignedlongcopy_to_user(void*to,constvoid*from,unsignedlongcount); unsignedlongcopy_from_user(void*to,constvoid*from,unsignedlongcount);
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@zxt01_demo]#cd/usr/src/ [root@zxtsrc]#ln–sflinux-2.4.20-8linux [root@zxtsrc]#ls debuglinuxlinux-2.4linux-2.4.20-8redha
附:
-ln指令的用法是连接,使用格式是ln[options]sourcedist,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
(1)建立设备节点
如果使用gcc编译的话,需要通过下面的命令来建立设备节点,如果使用交叉编译器的话,不需要建立设备节点。 #mknod/dev/democ2540
(2)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@zxt01_demo]#insmoddemo.o Warning:loadingdemo.owilltaintthekernel:nolicense Seehttp://www.tux.org/lkml/#export-taintedforinformationabouttaintedmodules Moduledemoloaded,withwarnings
(3)使用测试程序进行测试
-成功后会出现下面的结果:如果模块没有成功插入的话,会出现下面的情况: [root@zxt01_demo]#./test_demo ####DEMOdeviceopenfail####
(4)测试读过程
在驱动模块成功插入后,会在/dev下面建立一个叫做demo的设备文件,我们也可以使用cat命令来直接调用read函数,来测试读过程。 [root@zxtdemo]#cat/dev/demo/0 deviceopensuccess!
二、遇到的问题
1.需要修改makefile
makefile中两行宏变量定义用于使用armv4l-unknown-linux-gcc编译器编译驱动:#KERNELDIR=/arm2410cl/kernel/linux-2.4.18-2410cl/ #CROSS_COMPILE=armv4l-unknown-linux-
由于makefile文件中KERNEL_PATH设置和真实环境有点不同,修改makefile文件中的路径就好了。
修改后:
KERNELDIR=/usr/src/linux #KERNELDIR=/arm2410cl/kernel/linux-2.4.18-2410cl/ INCLUDEDIR=$(KERNELDIR)/include #CROSS_COMPILE=armv41-unknown-linux- 编译通过:
三、实验体会
这次实验我们尝试了很多遍。一开始配置环境时一帆风顺让我们小小的得意了一下。但是后面当我们好不容易可以编译驱动又怎么也make不出来。在多方研究下,我们发现makefile有问题,与实验书中不同。于是我们俩人配合,将makefile用按照实验书中一个个修改了路径。才使得编译成功。之后,我们用gcc测试,又发现没有建立节点。建立好节点之后,insmod一下才终于可以运行。这一次实验,出现问题以后,我们没有互相埋怨,而是不断努力寻找问题原因,询问同学。在改makefile时也体现了团队合作的默契度。最终成功完成了实验四的内容。相关文章推荐
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