实验成员：20165223 20165218
实验名称：外设驱动程序设计
目录
一、实验目的
二、实验内容
三、实验总结
一、实验目的
（1）学习并掌握康奈尔笔记法，能有效提高自学的效率
（2）自主学习嵌入式Linux设备驱动开发课程，熟悉环境并掌握以下内容
- Linux设备驱动的基本概念
- Linux设备驱动程序的基本功能
- Linux设备驱动的运作过程
- 常见设备驱动接口函数
- 掌握LCD设备驱动程序编写步骤
- 掌握键盘设备驱动程序编写步骤
（3）完成教材最后的test实验
二、实验内容
任务一：用康奈尔笔记法学习嵌入式Linux设备驱动开发课程
（一）实验要求
1．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
2．提交康奈尔笔记的照片（可以多张） 3．参考资料：
（二）康奈尔截图
任务二：在Ubuntu中动手完成教程中的test实验
（一）实验要求
1．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实验
2．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） 3．参考资料：
（二）实验步骤
（1）test实验的目的与内容
实验目的
该实验是编写最简单的字符驱动程序，这里的设备也就是一段内存，实现简单的读写功能，并列出常用格式的Makefile 以及驱动的加载和加载脚本。读者可以熟悉字符设备驱动的整个编写流程。实验内容
该实验要求实现对虚拟设备（一段内存）的打开、关闭、读写的操作，并要通过编写测试程序来测试虚拟设备及其驱动运行是否正常。
（2）编写实验代码
- 完整代码：
1. 编写源代码
- 驱动程序的源代码
//test_drv.c#include#include #include #include #include #include #include #include #include #define TEST_DEVICE_NAME "test_dev"#define BUFF_SZ 1024/*全局变量*/static struct cdev test_dev;unsigned int major =0;static char *data = NULL;/*读函数*/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;}/*写函数*/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)) /* 将用户缓冲的数据复制到内核空间*/ { return -EFAULT; } return count;}/*打开函数*/static int test_open(struct inode *inode, struct file *file){ printk("This is open operation\n"); /* 分配并初始化缓冲区*/ data = (char*)kmalloc(sizeof(char) * BUFF_SZ, GFP_KERNEL); if (!data) { return -ENOMEM; } memset(data, 0, BUFF_SZ); return 0;}/*关闭函数*/static int test_release(struct inode *inode,struct file *file){ printk("This is release operation\n"); if (data) { kfree(data); /* 释放缓冲区*/ data = NULL; /* 防止出现野指针*/ } return 0;}/* 创建、初始化字符设备，并且注册到系统*/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); }}/* 虚拟设备的 file_operations 结构 */static struct file_operations test_fops ={ .owner = THIS_MODULE, .read = test_read, .write = test_write, .open = test_open, .release = test_release,};/*模块注册入口*/int init_module(void){ int result; dev_t dev = MKDEV(major, 0); if (major) { /* 静态注册一个设备，设备号先前指定好，并设定设备名，用cat /proc/devices 来查看 */ 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;}/*卸载模块*/void cleanup_module(void){ cdev_del(&test_dev); unregister_chrdev_region(MKDEV(major, 0), 1); printk("Test device uninstalled\n");}
2. 编写编译代码
- 虚拟设备的驱动程序
//Makefileifeq ($(KERNELRELEASE),)KERNELDIR ?= /lib/modules/$(shell uname -r)/buildPWD := $(shell pwd)modules: $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modulesmodules_install: $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules_installclean: rm -rf *.o *~ core .depend .*.cmd *.ko *.mod.c .tmp_versions.PHONY: modules modules_install cleanelse obj-m := test_drv.oendif
- 加载模块脚本
//test_drv_load#!/bin/sh# 驱动模块名称module="test_drv"# 设备名称。在/proc/devices 中出现device="test_dev"# 设备文件的输性mode="664"group="david"# 删除已存在的设备节点rm -f /dev/${device}# 加载驱动模块/sbin/insmod -f ./$module.ko $* || exit 1# 查到设备的主设备号major=`cat /proc/devices | awk "\\$2==\"$device\" {print \\$1}"`# 创建设备文件节点mknod /dev/${device} c $major 0# 设置设备文件属性chgrp $group /dev/${device}chmod $mode /dev/${device} - 卸载模块脚本
//test_drv_unload#!/bin/shmodule="test_drv"device="test_dev"# 卸载驱动模块/sbin/rmmod $module $* || exit 1# 删除设备文件rm -f /dev/${device}exit 0 3. 编写测试代码
- 测试代码
//test.c#include#include #include #include #include #include #include #define TEST_DEVICE_FILENAME "/dev/test_dev" /* 设备文件名*/#define BUFF_SZ 1024 /* 缓冲大小 */int main(){ int fd, nwrite, nread; char buff[BUFF_SZ]; /*缓冲区*/ /* 打开设备文件 */ fd = open(TEST_DEVICE_FILENAME, O_RDWR); if (fd < 0) { perror("open"); exit(1); } do { printf("Input some words to kernel:"); 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) /* 向设备写入数据 */ { perror("write"); break; } if (read(fd, buff, BUFF_SZ) < 0) /* 从设备读取数据 */ { perror("read"); break; } else { printf("The read string is from kernel:%s\n", buff); } }while(strncmp(buff, "quit", 4)); close(fd); exit(0);}
（3）实验过程与截图
1．首先在虚拟设备驱动源码目录下编译驱动模块
$ su 密码： $ make clean $ make
2．直接加载驱动模块 test_drv_load
$ chmod +x test_drv_load $ ./test_drv_load
- 此时已经产生了加载过的驱动设备 test_drv ，进入目录 /proc 可查看到
$ cd /proc $ cat devices
- 在目录 /dev 中也能查看到该设备
- 查看一下该设备的详细信息
3．接着编译并运行测试程序 test.c
$ gcc test.c -o test $ ./test
4．卸载驱动程序
$ chmod +x test_drv_unload $ ./test_drv_unload
5．通过 demsg 命令查看内核打印信息
三、实验总结
（一）遇到的问题
（1）加载模块的时候遇到权限不够的问题
- 如图所示
- 解决方法：用命令 chmod +x test_drv_load 增加权限
（2）make 的时候报错失败
- 如图所示
- 解决方法：Makefile 文件中只能使用 tab 而不能使用空格，将空格的地方全部改用 tab 就成功了
（3）加载运行驱动脚本程序的时候报错
- 如图所示
- 解决方法：用 su 命令切换到 root 用户，再重新加载即可
（4）加载运行驱动脚本程序的时候出现
- 如图所示
- 解决方法：emmmm不知道怎么解决，但可以直接继续做下去
（二）分析与总结
- 掌握了新的记笔记方法——康奈尔笔记法，更简练，更集中，也更方便背记知识点。
- 通过教材，自学了嵌入式Linux设备驱动程序的开发。了解了字符设备驱动程序的编写流程、相关的重要数据结构和函数、设备驱动程序的主要组成以及 proc 文件系统。
- 还学习了块设备驱动程序的编写，主要包括块设备驱动程序的描述符和块设备驱动程序的编写流程。
- 实践了教材最后的 test 实验，一个简单的虚拟设备驱动程序的编写与测试。
- 实验中遇到了许多 make 编译时出现的错误，最终一一排除错误达到编译效果。