[百晓生]-linux驱动程序开发及环境搭建

 

[百晓生]-linux驱动程序开发及环境搭建

 

 

１.mystery引入

    １）设备驱动程序对外提供如下的功能：
        １）设备初始化：对硬件设备进行初始化操作
        ２）数据交换：数据交换包括由内核层向硬件层传送数据、从硬件层读取数据到内核层；
                                应用程序向设备文件传送数据、设备文件向应用程序回送数据
        ３）设备请求与检测：检测各硬件设备的各种参数信息、错误信息
        ４）设备释放：设备使用完后的资源释放
    ２）驱动一般分为字符设备驱动、块设备驱动和网络设备驱动
        １）字符设备驱动：可以按字节操作的方式对设备文件进行存取，一般对应慢速设备，例如串口设备
        ２）块设备驱动：是按数据块的方式对设备文件进行访问，一般对应高速设备，例如DMA
        ３）网络设备驱动：是面向网卡设备，用于处理网络报文的发送与接收
    ３）字符设备与块设备均可以通过访问文件的方式进行操作，二者唯一的不同的是Linux对于它们的数据管理方式的不同。
    ４）应用程序对字符设备的I/O操作，会直接传送到内核驱动层，而块设备的操作，则是需要借助于中间的缓存区，以间接的方式进行数据交换。

２.环境搭建及测试
    １） 下载对应版本的内核源码包
    ２）因为现在对内核还不是很熟，加上内核源码比较大，所以我先下一个内核的开发包
    ３）终端： sudo yum install kernel-devel
    ４）如图
        

    ５）环境搭建好了，问题又来了。。uname -r　的结果和我系统内核版本不一样。。这里我直接用我系统的内核版本号作测试了，我的系统内核版本是 3.6.10-2.fc17.i686
    ６）第一个版本的Ｍakefile文件如下：

obj-m:=chardev.o

KDIR:=/lib/modules/3.6.10-2.fc17.i686/build

SRCPWD:=$(shell pwd)

all:

make -C $(KDIR) M=$(SRCPWD) modules

clean:

rm -rf chardev.o

     ７）编译结果如图
         
   
３.驱动验证
    １）设备安装
            当安装驱动时，又出现错误了，纠结。。错误：编译使用的内核和当前系统的内核不一样！
    2）反思
            1）这时我才想起，前断时间我更新了下系统，当时把系统内核升级到了3.6，但是无法进入系统，所以我直接把grub项的3.6内核的引导删掉了，现在打开grub查找错误
            2）grub中关于内核3.6开机引导项内容如下：
             
            3）看了这断代码，对升级后新内核无法进入系统的原因就明了了，我在想，为什么升级内核的时候没有 制作initrd
            4）于是我退后一步，自己制作initrd，终端下： mkinitrd initrd-3.6.6 3.6.6（先切换到linux-3.6.6的上一级目录），由于系统升级内核时已经编译过内核镜像和内核模块了，并且也已经安装过内核模块了
            5）所以我要做的就是将initrd复制到boot目录下，然后再添加新的引导项
            6）在上图  echo 'Loading Fedora (3.6.10-2.fc17.i686)' 的下一行添加自己制作的initrd,  
                  代码： initrd /boot/initrd-3.6.10-2.fc17.i686.img
            7）重启电脑，OK，成功引导进行新内核，但是有很多地方不尽人意
                  １）电脑需要重装显卡驱动，分辨率太低
                  ２）无法联网，需要重装网卡驱动
                  ３）无法挂载FAT格式的盘
                  ４）无法挂载NTFS格式的盘
            ８）因此，我还是决定用３.３的内核，只是在３.６下作驱动程序测试

４．驱动测试
    １）如图所示：
     

 

        ２）驱动设备创建好后，编写一个程序验证下
        ３）源代码：
          
        ４）效果如图：         
     

        ５）这里出现OPEN错误和READ错误，但是却又读出了驱动函数的内容，表示驱动还是成功的，由于这个内核开始出现的不尽人意，也没有去调试这个错误的原因

５．驱动源代码

#include <linux/kernel.h> 

#include <linux/fs.h>                  

#include <linux/module.h> 

#include <asm/uaccess.h>               

#include <linux/cdev.h>                 

         

static int char_read(struct file *filp,char __user *buffer,size_t,loff_t *);        

static int char_open(struct inode *,struct file *);                                      

static int char_write(struct file *filp,const char __user *buffer,size_t ,loff_t*); 

static int char_release(struct inode *,struct file *);                                   

  

static int device_open_count;                     

static int major;

 

static const struct file_operations file_ops = { 

.read = char_read, 

.write = char_write, 

.open = char_open, 

.release = char_release, 

}; 

  

static int __init char_init(void) 

{ 

int value;

major = 0;

value = register_chrdev(major, "chardev", &file_ops);

if (value < 0) 

{

printk("无法注册设备");

return value;

}

if (major == 0) 

major = value;

return 0; 

} 

  

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

{ 

  if(device_open_count == 0) 

device_open_count++; 

  else

  { 

     printk("设备已经被打开\n"); 

     return -1; 

  } 

  try_module_get(THIS_MODULE); 

  return 0; 

} 

  

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

{ 

    device_open_count--; 

    module_put(THIS_MODULE); 

    return 0; 

} 

  

static int char_read(struct file *filp,char __user *buffer,size_t length,loff_t *offset) 

{ 

if(length < 0)

return -1;

else if(length > 12)

length = 12;

 

if(copy_to_user(buffer,"Hello Linux!",length))

return length;

return -1;

} 

  

static int char_write(struct file *filp,const char __user  *buffer,size_t length,loff_t *offset) 

{ 

return 0; 

} 

  

static void __exit module_close(void) 

{ 

unregister_chrdev(major, "chardev");

} 

  

module_init(char_init); 

module_exit(module_close);

６．Makefile源代码

obj-m:=chardev.o

KDIR:=/lib/modules/$(shell uname -r)/build

SRCPWD:=$(shell pwd)

all:

make -C $(KDIR) M=$(SRCPWD) modules

clean:

rm -rf chardev.o

７．测试程序源代码
#include <stdio.h> 

#include <stdlib.h> 

#include <sys/types.h> 

#include <sys/stat.h> 

#include <unistd.h> 

#include <fcntl.h> 

#include <string.h> 

  

  

int main(void) 

{ 

int testdev; 

int i,rf=0; 

char buf[15]; 

 

memset(buf, 0, sizeof(buf)); 

testdev = open("/dev/chardev",O_RDWR); 

if ( testdev == -1 ) 

{ 

perror("open\n"); 

exit(0); 

} 

 

rf=read(testdev,buf,11); 

if(rf<0) 

perror("read error\n"); 

printf("R:%s\n",buf); 

close(testdev); 

return 0; 

}