实验三 Linux驱动程序编写
实验三 嵌入式Linux驱动(1)
实验三嵌入式Linux驱动（1）一、【实验目的】1)熟悉嵌入式Linux驱动程序编写框架。
2)了解七段数码管驱动程序的工作原理，熟练掌握该驱动程序在嵌入式开发平台的移植和注册使用。
二、【实验内容】1)学习Linux驱动源代码，分析代码中各个函数模块的功能作用。
2)在宿主机上交叉编译七段数码管驱动程序，然后移植到目标机上。
3)在目标机上注册驱动程序，验证驱动的功能。
三、【实验步骤】1.了解七段数码管工作原理七段数码管是显示数字的电子元件，因为借助七个发光二极管以不同组合来显示数字，所以称为七段数码管（如图1）。
七段数码管分为共阴极和共阳极，共阳极的七段数码管的正极（或者阳极）为八个发光二极管的共有正极，其他接点为独立发光二极管的负极（或者阴极），使用者只需要把正极接电，不同的负极接地就可以控制七段数码管显示不同的数字。
共阴极的七段数码管与共阳极的只是接电的接法相反而已。
图12.开发板七段数码管电路介绍开发板上有四个七段共阴数码管，2个一组，第一组七段数码管使用系统LED_CS2作为其位选使能信号，两个数码管的段选信号分别使用数据总线的D0~D7位和D8~D15位，如图2所示。
图2第二组七段数码管使用系统LED_CS3作为其位选使能信号，两个数码管的段选信号分别使用数据总线的D0~D7位和D8~D15位，如图3所示。
图3分析可知，对七段数码管的操作主要是对其位选和段选信号的控制。
其中位选信号决定显示哪个七段数码管，段选信号决定其显示的字型信息（共阴极七段数码管段选控制信息如表1），这也是驱动程序和硬件关联的主要部分。
表13.七段数码管驱动程序分析1)添加驱动程序所需的头文件和变量：SEG_CS1和SEG_CS2就是上面硬件接口所提及的两组七段数码管的位选使能信号，LED[10]数组中保存的就是在共阴极数码管上面显示0~9的段选信号。
Seg这个结构体用于保存4个数码管即时显示的数字的段选信号。
#include <linux/module.h>#include <linux/kernel.h>#include <asm/io.h>#include <asm/uaccess.h>#include <linux/fs.h>MODULE_LICENSE("GPL");//用于声明描述内核模块的许可权限，如果不声明LICENSE，模块被加载时将收到内核被污染（kernel tainted）的警告char LED_MODULE=0;#define DEVICE_NAME "xidian_seg7"#define SEG_CS1 0x10300000#define SEG_CS2 0x10400000static char LED[10]={0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7F, 0x6F}; unsigned long *CS1_Address, *CS2_Address;structseg{char LED1_Val;char LED2_Val;char LED3_Val;char LED4_Val;char negative;};2)同时更新所有七段数码管驱动显示函数:CS1_address对应第一组七段数码管的位选信号，该组第一个数码管的段选信号保存在short变量的低8位，该组第二个数码管的段选信号保存在short变量的高8位。
linux驱动程序的编写
linux驱动程序的编写一、实验目的1.掌握linux驱动程序的编写方法2.掌握驱动程序动态模块的调试方法3.掌握驱动程序填加到内核的方法二、实验内容1. 学习linux驱动程序的编写流程2. 学习驱动程序动态模块的调试方法3. 学习驱动程序填加到内核的流程三、实验设备PentiumII以上的PC机，LINUX操作系统，EL-ARM860实验箱四、linux的驱动程序的编写嵌入式应用对成本和实时性比较敏感，而对linux的应用主要体现在对硬件的驱动程序的编写和上层应用程序的开发上。
嵌入式linux驱动程序的基本结构和标准Linux的结构基本一致，也支持模块化模式，所以，大部分驱动程序编成模块化形式，而且，要求可以在不同的体系结构上安装。
linux是可以支持模块化模式的，但由于嵌入式应用是针对具体的应用，所以，一般不采用该模式，而是把驱动程序直接编译进内核之中。
但是这种模式是调试驱动模块的极佳方法。
系统调用是操作系统内核和应用程序之间的接口，设备驱动程序是操作系统内核和机器硬件之间的接口。
设备驱动程序为应用程序屏蔽了硬件的细节,这样在应用程序看来,硬件设备只是一个设备文件,应用程序可以像操作普通文件一样对硬件设备进行操作。
同时,设备驱动程序是内核的一部分,它完成以下的功能:对设备初始化和释放;把数据从内核传送到硬件和从硬件读取数据;读取应用程序传送给设备文件的数据和回送应用程序请求的数据;检测和处理设备出现的错误。
在linux操作系统下有字符设备和块设备，网络设备三类主要的设备文件类型。
字符设备和块设备的主要区别是:在对字符设备发出读写请求时,实际的硬件I/O一般就紧接着发生了;块设备利用一块系统内存作为缓冲区,当用户进程对设备请求满足用户要求时,就返回请求的数据。
块设备是主要针对磁盘等慢速设备设计的,以免耗费过多的CPU时间来等待。
1 字符设备驱动结构Linux字符设备驱动的关键数据结构是cdev和file_operations结构体。
如何编写Linux设备驱动程序
如何编写Linux设备驱动程序Linux是Unix操作系统的一种变种，在Linux下编写驱动程序的原理和思想完全类似于其他的Unix系统，但它dos或window环境下的驱动程序有很大的区别。
在Linux环境下设计驱动程序，思想简洁，操作方便，功能也很强大，但是支持函数少，只能依赖kernel中的函数，有些常用的操作要自己来编写，而且调试也不方便。
本人这几周来为实验室自行研制的一块多媒体卡编制了驱动程序，获得了一些经验，愿与Linux fans共享，有不当之处，请予指正。
以下的一些文字主要来源于khg，johnsonm的Write linux device driver，Brennan's Guide to Inline Assembly，The Linux A-Z，还有清华BBS上的有关device driver的一些资料. 这些资料有的已经过时，有的还有一些错误，我依据自己的试验结果进行了修正.一、Linux device driver 的概念系统调用是操作系统内核和应用程序之间的接口，设备驱动程序是操作系统内核和机器硬件之间的接口.设备驱动程序为应用程序屏蔽了硬件的细节，这样在应用程序看来，硬件设备只是一个设备文件，应用程序可以象操作普通文件一样对硬件设备进行操作.设备驱动程序是内核的一部分，它完成以下的功能:1.对设备初始化和释放.2.把数据从内核传送到硬件和从硬件读取数据.3.读取应用程序传送给设备文件的数据和回送应用程序请求的数据.4.检测和处理设备出现的错误.在Linux操作系统下有两类主要的设备文件类型，一种是字符设备，另一种是块设备.字符设备和块设备的主要区别是:在对字符设备发出读/写请求时，实际的硬件I/O一般就紧接着发生了，块设备则不然，它利用一块系统内存作缓冲区，当用户进程对设备请求能满足用户的要求，就返回请求的数据，如果不能，就调用请求函数来进行实际的I/O操作.块设备是主要针对磁盘等慢速设备设计的，以免耗费过多的CPU时间来等待.已经提到，用户进程是通过设备文件来与实际的硬件打交道.每个设备文件都都有其文件属性(c/b)，表示是字符设备还蔤强樯璞?另外每个文件都有两个设备号，第一个是主设备号，标识驱动程序，第二个是从设备号，标识使用同一个设备驱动程序的不同的硬件设备，比如有两个软盘，就可以用从设备号来区分他们.设备文件的的主设备号必须与设备驱动程序在登记时申请的主设备号一致，否则用户进程将无法访问到驱动程序.最后必须提到的是，在用户进程调用驱动程序时，系统进入核心态，这时不再是抢先式调度.也就是说，系统必须在你的驱动程序的子函数返回后才能进行其他的工作.如果你的驱动程序陷入死循环，不幸的是你只有重新启动机器了，然后就是漫长的fsck.//hehe读/写时，它首先察看缓冲区的内容，如果缓冲区的数据如何编写Linux操作系统下的设备驱动程序二、实例剖析我们来写一个最简单的字符设备驱动程序。
linux驱动开发实例
linux驱动开发实例
Linux驱动开发是Linux操作系统下设备驱动程序的编写过程，它是连接硬件设备与操作系统内核的桥梁，使操作系统能够正确地与硬件设备进行通信。
下面给出一个简单的Linux驱动开发实例，用于控制一个LED灯的亮灭。
首先，我们需要定义LED灯所连接的GPIO引脚，以及对应的寄存器地址。
然后，我们编写一个字符设备驱动程序，通过读写文件的方式来控制LED灯的亮灭。
在驱动程序的初始化函数中，我们需要注册字符设备，并申请设备号。
同时，我们还需要初始化GPIO引脚，将其配置为输出模式，并设置默认的输出电平为低电平，使LED灯熄灭。
在驱动程序的读写函数中，我们需要根据传入的参数来控制LED灯的亮灭。
当写入特定的字符时，我们改变GPIO引脚的输出电平，从而控制LED灯的亮灭。
当读取设备文件时，我们可以返回LED灯当前的状态。
最后，在驱动程序的卸载函数中，我们需要注销字符设备，并释放申请的设备号。
同时，我们还需要将GPIO引脚恢复为默认状态，以避免对其他设备产生干扰。
需要注意的是，在Linux驱动开发中，我们需要对内核编程有一定的了解，熟悉Linux 系统的体系结构和内核提供的API函数。
同时，我们还需要掌握设备驱动程序的基本概念和编写方法，以及调试和测试驱动程序的技巧。
总之，Linux驱动开发是一项复杂而有趣的工作，它需要我们具备扎实的编程基础和深入的系统知识。
通过掌握Linux驱动开发的技术和方法，我们可以为Linux系统的硬件支持和功能扩展做出自己的贡献。
linux驱动实验
班级：软件113班姓名：蒋栋学号：1108050328 成绩：实验名称: linux设备驱动实验1.实验目的：通过编写一个简单的C语言字符设备驱动程序，来理解和加深linux简单字符设备驱动的编写方法和方式，以及如何编译、加载运行、卸载、测试linux设备驱动。
2.实验内容：编写一个简单的字符设备驱动程序，以模块的方式插入内核，驱动模块会自动创建一个设备节点。
然后编写两个应用测试程序，一个应用程序往驱动中写入数据，另一个应用程序从驱动中读取数据。
3.实验方法：用C语言编写一个字符设备驱动程序；编译、链接；将驱动加入内核模块；编写测试程序；实现预定的结果。
4.实验过程安装完毕的ubuntu12.10只是一个空的系统，所以需要搭建一个嵌入式开发环境。
（搭建开发环境略）内核代码编写步骤第一部分：学生参考下列步骤完成第一个简单的驱动实验第一步：驱动必须包含相应的头文件，以便可以使用C语言进行相应功能的处理。
头文件如下#include <linux/module.h>#include <linux/kernel.h>#include <linux/fs.h>#include <linux/init.h>#include <linux/delay.h>#include <linux/poll.h>#include <linux/irq.h>#include <asm/irq.h>#include <linux/interrupt.h>#include <asm/uaccess.h>#include <mach/regs-gpio.h>#include <mach/hardware.h>#include <linux/platform_device.h>#include <linux/cdev.h>#include <linux/miscdevice.h>第二步：这个驱动主要主要在内存开辟1K的空间，便于应用程序进行调用。
linux驱动程序开发实例
linux驱动程序开发实例Linux驱动程序开发实例引言：Linux操作系统的内核提供了丰富的驱动程序接口，使得开发者可以轻松地编写各种类型的设备驱动程序。
本文将介绍一个实例，以帮助读者理解Linux驱动程序开发的基本原理和方法。
一、驱动程序开发的基本概念驱动程序是用于控制和管理硬件设备的软件模块。
它负责与硬件设备进行通信，并向操作系统提供对设备的访问接口。
在Linux系统中，驱动程序以内核模块的形式存在，可以动态地加载和卸载。
二、实例背景假设我们需要开发一个简单的字符设备驱动程序，用于模拟一个字符设备。
该设备具有读写操作，并可以记录设备的打开和关闭次数。
三、驱动程序开发流程1. 创建内核模块文件我们首先需要创建一个C语言源文件，用于实现驱动程序的功能。
在该文件中，我们需要包含Linux内核提供的头文件，以便使用内核提供的函数和数据结构。
2. 初始化设备驱动在驱动程序中，我们需要定义设备驱动的相关信息，包括设备名称、设备号等。
然后，我们需要实现驱动程序的初始化函数，用于注册设备驱动并分配设备号。
3. 实现设备文件的打开、关闭和读写操作在驱动程序中，我们需要实现设备文件的打开、关闭和读写操作。
当设备文件被打开时，我们需要记录设备的打开次数；当设备文件被关闭时，我们需要记录设备的关闭次数。
在进行读写操作时，我们可以模拟设备的读写行为。
4. 注册设备驱动在初始化函数中，我们需要调用内核提供的函数，将设备驱动注册到内核中。
这样，我们的驱动程序就可以被操作系统识别和加载。
5. 编译和加载驱动程序完成驱动程序的开发后，我们需要使用gcc编译驱动程序，并生成内核模块文件。
然后，我们可以使用insmod命令加载驱动程序到内核中。
6. 测试驱动程序在加载驱动程序后，我们可以使用cat、echo等命令进行设备文件的读写操作，以验证驱动程序的功能是否正常。
四、实例代码示例下面是一个简单的字符设备驱动程序的示例代码：```c#include <linux/module.h>#include <linux/fs.h>#include <linux/init.h>#include <linux/device.h>#include <linux/cdev.h>#define DEVICE_NAME "mydevice"#define CLASS_NAME "myclass"static int major;static struct class *device_class;static struct cdev my_cdev;static int my_open(struct inode *inode, struct file *file) {printk(KERN_INFO "Device opened\n");return 0;}static int my_release(struct inode *inode, struct file *file) {printk(KERN_INFO "Device closed\n");return 0;}static ssize_t my_read(struct file *file, char __user *buf, size_t len, loff_t *offset){printk(KERN_INFO "Device read\n");return 0;}static ssize_t my_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t len, loff_t *offset){printk(KERN_INFO "Device write\n");return len;}static struct file_operations my_fops = {.open = my_open,.release = my_release,.read = my_read,.write = my_write,};static int __init mydevice_init(void){major = register_chrdev(0, DEVICE_NAME, &my_fops);if (major < 0){printk(KERN_ALERT "Failed to register device\n");return major;}device_class = class_create(THIS_MODULE, CLASS_NAME); if (IS_ERR(device_class)){unregister_chrdev(major, DEVICE_NAME);printk(KERN_ALERT "Failed to create device class\n");return PTR_ERR(device_class);}if (device_create(device_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, DEVICE_NAME) == NULL){class_destroy(device_class);unregister_chrdev(major, DEVICE_NAME);printk(KERN_ALERT "Failed to create device\n");return -1;}cdev_init(&my_cdev, &my_fops);if (cdev_add(&my_cdev, MKDEV(major, 0), 1) == -1){device_destroy(device_class, MKDEV(major, 0));class_destroy(device_class);unregister_chrdev(major, DEVICE_NAME);printk(KERN_ALERT "Failed to add device to system\n"); return -1;}printk(KERN_INFO "Device registered successfully\n");return 0;}static void __exit mydevice_exit(void){cdev_del(&my_cdev);device_destroy(device_class, MKDEV(major, 0));class_destroy(device_class);unregister_chrdev(major, DEVICE_NAME);printk(KERN_INFO "Device unregistered\n");}module_init(mydevice_init);module_exit(mydevice_exit);MODULE_LICENSE("GPL");```五、总结本文介绍了Linux驱动程序开发的实例，帮助读者了解驱动程序的基本概念、开发流程和示例代码。
linux设备驱动程序编写流程
linux设备驱动程序编写流程编写Linux设备驱动程序的流程可以概括为以下几个步骤：1.了解设备及其硬件接口：在编写设备驱动程序之前，首先需要了解要驱动的设备及其硬件接口。
这包括设备的功能、操作方式、寄存器映射、中断、DMA等信息。
还需要查阅相关文档，如设备手册、硬件规格等，以了解设备的详细信息。
2.确定设备的类型：根据设备的特点，确定设备驱动程序的类型。
常见的设备类型包括字符设备、块设备、网络设备、USB设备等。
根据设备类型的不同，编写设备驱动程序的方式和要点也会有所不同。
3.创建设备驱动的数据结构：在Linux内核中，每个设备驱动都有一个对应的数据结构，用于描述设备驱动程序的属性和操作函数。
这个数据结构通常是一个结构体，其中包含设备名、设备ID、设备操作函数指针等。
4.分配和注册设备号：每个设备驱动程序在Linux系统中都需要有一个唯一的设备号，用于标识该设备。
设备号的分配可以使用动态方式，也可以使用静态方式，具体选择取决于需求。
获取设备号后，需要通过相应的函数将设备号与设备驱动程序关联起来。
5.实现设备的打开和关闭函数：设备的打开和关闭函数在设备被打开和关闭时调用，用于初始化和释放设备所需的资源。
这些函数通常包括初始化硬件，申请和释放I/O端口、中断、DMA等资源的操作。
6.实现设备读写函数：根据设备的特点和功能，实现设备的读和写操作函数。
读函数用于从设备读取数据，写函数用于向设备写入数据。
这些函数通常包括和硬件交互的操作，如读写寄存器、发送接收数据等。
7.处理设备中断：对于需要处理中断的设备，需要实现中断处理函数。
中断处理函数在设备产生中断时自动调用，用于响应和处理中断事件。
中断处理函数通常需要执行与中断相关的操作，如读写寄存器、处理数据等。
8.实现设备控制函数：设备控制函数用于处理设备的特殊操作，如配置设备参数、控制设备行为等。
这些函数通常被应用程序调用，用于与设备进行交互和控制。
9.注册设备驱动程序：将设备驱动程序注册到Linux内核中，使其能够被系统识别和使用。
实验三 嵌入式Linux驱动(2)
实验三嵌入式Linux驱动（2）一、【实验目的】1)熟悉嵌入式Linux驱动程序编写框架。
2)了解16键矩阵键盘驱动程序的工作原理，熟练掌握该驱动程序在嵌入式开发平台的移植和注册使用。
二、【实验内容】1)学习Linux驱动源程序，分析代码中各个函数模块的功能作用。
2)交叉编译键盘驱动程序，将驱动程序模块拷贝到目标机上。
3)在目标板上注册驱动程序，验证驱动的功能。
三、【实验步骤】1.熟悉16键矩阵键盘工作原理矩阵键盘又称为行列式键盘，它是用4条I/O线做为行线，4条I/O线作为列线组成的键盘。
在行线和列线的每一个交叉点上，设置一个按键。
这样键盘中按键的个数是4*4个（如图1），这种行列式键盘结构能够有效的提高嵌入式系统MCU的I/O的利用率（如果采用直连式的键盘，16个按键需要16个I/O口，此举节省了8个I/O口）。
图1以图1为例，介绍一下16键矩阵键盘的工作原理，P10、P11、P12、P13作为列检测口，P14、P15、P16、P17作为行检测口。
假设按键“1”（对应于S2）被按下，找其按键的特征编码，从P10~P13输出低电平，从P14~P17输出高电平，系统读取P14~P17的状态为“0111”，其值为“70H”。
然后从P10~P13输出高电平，从P14~P17输出低电平，系统读取P10~P13的状态为“1011”，其值为“0BH”，将两次读出的P0口状态值进行逻辑或运算就得到其按键的特征编码为“7BH”。
每个按键其特征编码都不同，所以可以通过这种方法区分16个按键及其键值。
2.实验板矩阵键盘硬件电路和操作的说明实验板行扫描线分别连接与PX270的KP_MKOUT0、KP_MKOUT1、KP_MKOUT2、KP_MKOUT6端口相连，列扫描线分别与PX270的KP_MKIN0、KP_MKIN1、KP_MKIN2、KP_MKIN5端口相连。
图2PX270支持最大8根行扫描线，8根列扫描线总计64个按键的矩阵键盘，通过对键盘控制寄存器KPC的操作，我们可以自由的定制键盘的扫描工作方式，行扫描线，列扫描线的个数。
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Linux操作系统
3.2 驱动程序编写 • 设备操作函数类型
open 设备文件打开调用该函数 release 设备文件关闭调用该函数 read 读设备状态到buffer write 写设备 ioctl 控制I/O设备
Linux操作系统
3.2 驱动程序编写
• 模块退出
模块退出，必须删除设备驱动，并释放 占用的资源。
Linux操作系统
3.1 Linux驱动程序 • 驱动的作用
设备初始化和释放 数据传送 （内核- >硬件） 读数据 （硬件- >内核） 读取应用程序传送给设备文件的数据 回送应用程序请求数据 检测和处理设备错误
Linux操作系统
3.2 驱动程序编写
• 设备编号
主设备号 从设备号
Linux操作系统
Linux操作系统
实验三 Linux驱动程序应用
一、实验目的
1、掌握Linux动态加载驱动程序
2、了解基本驱动程序的编写
Linux操作系统
二、实验内容
•
• •
drv驱动程序的加载
编译应用程序drvtest 下载调试应用程序drvtest
Linux操作系统
三、预备知识
• Linux驱动程序
• 驱动程序编写
struct file_operation{ int (*open) (struct……..) int (*write) (struct……..) ….. }
驱动设备工作原理 *每个成员=一个系统调用；一种设备对应一个结构体 *用户进程利用系统调用操作设备，通过设备文件的主 设备号找到相应设备驱动程序，然后读取这个数据结构相 应的函数指针，将控制权交给该函数.这样编写 设备驱动程 序的主要工作就是编写子函数,并填充file_operations的各个 域
Linux操作系统
Linux驱动程序编译方式
•
Linux中驱动程序的使用可以按照两种方式编译： • 静态编译进内核 • 编译成模块以供动态加载
由于Linux不支持模块动态加载，而且嵌入式Linux不能够 象桌面Linux那样灵活的使用insmod/rmmod加载卸载设备 驱动程序，因而通常在Linux中将设备驱动程序静态编译进 内核。 但是编译进内核的话，会增加内核的大小，还要改动内核 的源文件，而且不能 动态的卸载，不利于调试，所以推荐 使用模块方式。
• 驱动模块动态加载
Linux操作系统
3.1 Linux驱动程序
• Linux下对外设的访问只能通过驱动程序进行
系统内核 系统内核 系统调用 应用程序 设备驱动程序 机器硬件
Linux操作系统
3.1 Linux驱动程序
• 设备类型
字符设备---指存取时没有缓存的设备。 鼠标，键盘，串行口等。 块设备 -----读写都有缓存来支持，块设备必 须能够随机存取。 硬盘软盘设备，CD-ROM等。 网络设备
2.查看代码 drv.c -----驱动程序源代码 drv.h -----驱动程序源代码包含的头文件 drvtest.c---- 应用程序源代码
Linux操作系统
四、实验步骤
3.编译drv驱动，生成drv.o驱动模块程序 4.编译drvtest应用程序 5.下载运行drvtest 6.观察实验结果 输入数字后回车，程序将该值写到驱动 层，然后从驱动层度上来，比较两作系统
3.3 驱动模块动态加载
• 安装驱动
# insmod drv.o drv
• 卸载驱动
#rmmod
• 创建设备文件
mknod /dev/drvtest c major minor
Linux操作系统
四、实验步骤
1.进入工作目录
$cd /home/cvtech/cvtpxa270/examples/drvtest
3.2 驱动程序编写
• 头文件
#include <linux/kernel.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/mould.h> ……
Linux操作系统
3.2 驱动程序编写
•
模块初始化
open, read, write , close 结构体