Linux驱动_globalmem实验

实验（第二章字符设备驱动）

实验一、globalmem 字符设备驱动程序设计

1．实验目的

通过编译一个globalmem字符设备驱动程序并测试，让学员掌握Linux内核简单字符设备驱动的编写、编译、加载、调试过程。

2．实验内容

编写一个简单的内核字符设备驱动程序globalmem.c，实现字符设备的读写操作。用测试程序测试。并为测试程序编写Makefile

3．实验步骤

3.1 添加驱动程序到内核中

Linux 2.6内核的配置系统由以下3个部分组成。

?Makefile：分布在Linux内核源代码中的Makefile，定义Linux内核的编译规则。

?配置文件(Kconfig)：给用户提供配置选择的功能。

?配置工具：包括配置命令解释器(对配置脚本中使用的配置命令进行解释)和配置用户界面(提供字符界面和图形界面)。这些配置工具都是使用脚本语言编写的，如Tcl/TK、Perl等。

在Linux内核中增加程序需要完成以下3项工作。

?将编写的源代码复制到Linux内核源代码的相应目录。

?在目录的Kconfig文件中增加新源代码对应项目的编译配置选项。

?在目录的Makefile文件中增加对新源代码的编译条目。

下面就以添加globalmem.c简单字符设备驱动为例，讲解如何在内核源代码drivers目录下为为自己的驱动添加目录：

3.1.1修改目录~/drivers/char/下的Kconfig文件，在100行处添加如下内容

config GLOBALMEM

tristate “MY Globalmem Dri v ers”

depends on MACH_MINI2440

default m if MACH_MINI2440

help

“this is myself globalmem driver”

3.1.2修改目录~/drivers/char/下的Makefile文件，在115行处添加如下内容

obj-$(CONFIG_GLOBALMEM) +=globalmem.o

3.1.3 在目录文件~/drivers/char/下添加文件globalmem.c，具体内容如下：

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#define GLOBALMEM_SIZE 0x1000 /*全局内存最大4K字节*/

#define MEM_CLEAR 0x1 /*清0全局内存*/

#define GLOBALMEM_MAJOR 244 /*预设的globalmem的主设备号*/

MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");

static int globalmem_major = GLOBALMEM_MAJOR;

/*globalmem设备结构体*/

struct globalmem_dev

{

struct cdev cdev; /*cdev结构体*/

unsigned char mem[GLOBALMEM_SIZE]; /*全局内存*/

};

struct globalmem_dev *globalmem_devp; /*设备结构体指针*/

/*文件打开函数*/

int globalmem_open(struct inode *inode, struct file *filp)

{

/*将设备结构体指针赋值给文件私有数据指针*/

filp->private_data = globalmem_devp;

return 0;

}

/*文件释放函数*/

int globalmem_release(struct inode *inode, struct file *filp)

{

return 0;

}

/* ioctl设备控制函数 */

static int globalmem_ioctl(struct inode *inodep, struct file *filp, unsigned

int cmd, unsigned long arg)

{

struct globalmem_dev *dev = filp->private_data;/*获得设备结构体指针*/

switch (cmd)

{

case MEM_CLEAR:

memset(dev->mem, 0, GLOBALMEM_SIZE);

printk(KERN_INFO "globalmem is set to zero\n");

break;

default:

return - EINVAL;

}

return 0;

}

/*读函数*/

static ssize_t globalmem_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t size,loff_t *ppos)

{

unsigned long p = *ppos;

unsigned int count = size;

int ret = 0;

struct globalmem_dev *dev = filp->private_data; /*获得设备结构体指针*/

/*分析和获取有效的写长度*/

if (p >= GLOBALMEM_SIZE)

return count ? - ENXIO: 0;

if (count > GLOBALMEM_SIZE - p)

count = GLOBALMEM_SIZE - p;

/*内核空间->用户空间*/

if (copy_to_user(buf, (void*)(dev->mem + p), count))

{

ret = - EFAULT;

}

else

{

*ppos += count;

ret = count;

printk(KERN_INFO "read %d bytes(s) from %d\n", count, p);

}

return ret;

}

/*写函数*/

static ssize_t globalmem_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)

{

unsigned long p = *ppos;

unsigned int count = size;

int ret = 0;

struct globalmem_dev *dev = filp->private_data; /*获得设备结构体指针*/

/*分析和获取有效的写长度*/

if (p >= GLOBALMEM_SIZE)

return count ? - ENXIO: 0;

if (count > GLOBALMEM_SIZE - p)

count = GLOBALMEM_SIZE - p;

/*用户空间->内核空间*/

if (copy_from_user(dev->mem + p, buf, count))

ret = - EFAULT;

else

{

*ppos += count;

ret = count;

printk(KERN_INFO "written %d bytes(s) from %d\n", count, p);

}

return ret;

}

/* seek文件定位函数 */

static loff_t globalmem_llseek(struct file *filp, loff_t offset, int orig)

{

loff_t ret = 0;

switch (orig)

{

case 0: /*相对文件开始位置偏移*/

if (offset < 0)

{

ret = - EINVAL;

break;

}

if ((unsigned int)offset > GLOBALMEM_SIZE)

{

ret = - EINVAL;

break;

}

filp->f_pos = (unsigned int)offset;

ret = filp->f_pos;

break;

case 1: /*相对文件当前位置偏移*/

if ((filp->f_pos + offset) > GLOBALMEM_SIZE)

{

ret = - EINVAL;

break;

}

if ((filp->f_pos + offset) < 0)

{

ret = - EINVAL;

break;

}

filp->f_pos += offset;

ret = filp->f_pos;

break;

default:

ret = - EINVAL;

break;

}

return ret;

}

/*文件操作结构体*/

static const struct file_operations globalmem_fops =

{

.owner = THIS_MODULE,

.llseek = globalmem_llseek,

.read = globalmem_read,

.write = globalmem_write,

.ioctl = globalmem_ioctl,

.open = globalmem_open,

.release = globalmem_release,

};

/*初始化并注册cdev*/

static void globalmem_setup_cdev(struct globalmem_dev *dev, int index)

{

int err, devno = MKDEV(globalmem_major, index);

cdev_init(&dev->cdev, &globalmem_fops);

dev->cdev.owner = THIS_MODULE;

dev->cdev.ops = &globalmem_fops;

err = cdev_add(&dev->cdev, devno, 1);

if (err)

printk(KERN_NOTICE "Error %d adding LED%d", err, index);

}

/*设备驱动模块加载函数*/

int globalmem_init(void)

{

int result;

dev_t devno = MKDEV(globalmem_major, 0);

/* 申请设备号*/

if (globalmem_major)

result = register_chrdev_region(devno, 1, "globalmem");

else /* 动态申请设备号 */

{

result = alloc_chrdev_region(&devno, 0, 1, "globalmem");

globalmem_major = MAJOR(devno);

}

if (result < 0)

return result;

/* 动态申请设备结构体的内存*/

globalmem_devp = kmalloc(sizeof(struct globalmem_dev), GFP_KERNEL);

if (!globalmem_devp) /*申请失败*/

{

result = - ENOMEM;

goto fail_malloc;

}

memset(globalmem_devp, 0, sizeof(struct globalmem_dev));

globalmem_setup_cdev(globalmem_devp, 0);

return 0;

fail_malloc: unregister_chrdev_region(devno, 1);

return result;

}

/*模块卸载函数*/

void globalmem_exit(void)

{

cdev_del(&globalmem_devp->cdev); /*注销cdev*/

kfree(globalmem_devp); /*释放设备结构体内存*/

unregister_chrdev_region(MKDEV(globalmem_major, 0), 1); /*释放

设备号*/

}

MODULE_AUTHOR("Song Baohua");

module_param(globalmem_major, int, S_IRUGO);

module_init(globalmem_init);

module_exit(globalmem_exit);

3.2. 配置内核

配置Linux 2.6内核可以使用的配置命令包括:make config、make menuconfig、make xconfig和make gconfig这4种方式，最值得推荐的是make menuconfig，它不依赖于QT或GTK+，且非常直观，对Linux2.6.15．5内核运行make menuconfig后的界面如图2．3所示。

图2.3 内核配置

选择某项按“Y”，取消选择按“N”,如果选择某项编译为模块按“M”,进入子菜单按“Enter”,返回上一级菜单按“Esc”,通过“上”、“下”、“左”、“右”键移动菜单。

使用make config、make menuconfig等命令后，会生成一个.config配置文件(是隐身文件，通过ls –a才能看到)，记录哪些部分被编译入内核、哪些部分被编译为内核模块。

3.2.1执行以下命令

# make menuconfig 注：要将编译globalmem.c选项选择“M”

# make zImage

# make SUBDIR=drivers/char/ modules

最终在~/divers/char/目录下，生成globalmem.ko模块

3.3. 编写测试程序

3.3.1 在/root目录下新建test目录，并在test目录下新建globalmem_test.c和Makefile文件

# mkdir /root/test

文件globalmem_test.c的内容为：

#include

#include

#define XXX_IOCTL_CMD 1

int main()

{

int dev_fd;

char read_buf[30];

char write_buf[]="hello how are you";

dev_fd = open("/dev/globalmem", O_RDWR | O_NONBLOCK);

if(dev_fd==-1)

{

printf("cannot open file /dev/globalmem\n");

exit(1);

}

ioctl(dev_fd, XXX_IOCTL_CMD, 0);

lseek(dev_fd, 0, 0);

write(dev_fd, write_buf, 20);

lseek(dev_fd, 0, 0);

read(dev_fd, read_buf, 20);

printf("read_buf=%s\n", read_buf);

close(dev_fd);

return 0;

}

文件Makefile的内容为：

KERNELDIR ?=/mini2440/linux-2.6.32/include

all:globalmem_test

globalmem_test: globalmem_test.c

arm-linux-gcc -I$(KERNELDIR) -o $@ $^

clean:

rm -f main *~ globalmem_test

3.3.2使用命令make 编译生成可执行程序globalmem_test

3.3.3 将globalmem.ko与globalmem_test拷贝到rootfs中，重新制作根文件系统镜像文件，并将其移植到开发板上

3.4. 调试

3.4.1 将S2开关拨在NANDFLASH上，打开电源，进入系统

3.4.2 加载驱动

执行命令：# insmod globalmem.ko

3.4.3 创建设备文件

用mknod命令在目标机的根文件系统的/dev下创建设备节点。mknod的命令如下：# mknod /dev/globalmem c 244 0

其中globalmem是设备节点的名字，“c”代表该设备为字符（char）设备，244是设备的主设备号，0是设备的次设备号。

3.4.4调试应用程序

执行命令：# ./globalmem_test

结果如下图：