linux驱动开发学习 新型字符设备框架点灯

第一章 linux之Ubuntu入门

Ubuntu的终端操作指令与shell命令

Ubuntu压缩与解压缩

Ubuntu用户和用户组

Ubuntu文件权限管理

vim编辑器

make工具和Makefile的引入

shell脚本入门

第二章linux之ARM（MX6U）裸机篇

MX6U的特点在于是少数几个官方提供了可移植SDK的linux单片机

所以可以进行裸机开发

否则实际中的linux裸机开发都是用汇编语言对寄存器进行操作。

编写好汇编语言以后使用imxdownload交叉编译，然后存入SD卡中

为了方便，就开始使用make 和 Makefile

再进一步，使用imx6ul.lds连接文件一次性编译多个.c文件

第三章linux系统移植

可移植的系统分三种

uboot厂商提供

半导体厂商提供

正点原子厂商提供

主要涉及移植以后一些宏定义的修改 和打包以后使用MfgTool工具烧写

第四章linux驱动开发篇

一、主要是根据linux下的各种驱动框架进行开发

linux驱动分为三大类：
1、宇符设备驱动，最多的。
2、块设备驱动，存储
3、网络设备驱动，
一个设备不说是一定只属于某一个类型。比如USB WIFI,.SDIO WIFI,属于网络设备驱动，因为他又有USB和SDIO,因此也属于字符设备驱动。

二、linux下应用程序和驱动是完全分开的，驱动获取传感器数据，上传给应用程序进行数据处理。而不像STM32是杂糅在一起的。

用户空间（应用程序）与内核空间（linux操作系统内核和驱动程序）

应用程序想要访问内核资源，三种方法：系统调用、异常（中断）和陷入

应用程序不会直接调用系统调用，而是通过API函数来间接的调用系统调用，比如POSX、
API和C库等。uniⅸ类操作系统中最常用的编程接口就是POSIX.
每个系统调用都有一个系统调用号。“
系统调用处于内核空间，应用程序无法直接访问，因此需要陷入“到内核，方法就是软
中断。陷入内核以后还要指定系统调用号。

 一、字符设备驱动框架

字符设备驱动的编写主要就是驱动对应的 open、 close、 read。。。其实就是file_operations结构体成员变量的实现

1主要写两个部分（驱动+应用）

驱动

#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
/***************************************************************
Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.
文件名		: chrdevbase.c
作者	  	: 左忠凯
版本	   	: V1.0
描述	   	: chrdevbase驱动文件。
其他	   	: 无
论坛 	   	: www.openedv.com
日志	   	: 初版V1.0 2019/1/30 左忠凯创建
***************************************************************/

#define CHRDEVBASE_MAJOR	200				/* 主设备号 */
#define CHRDEVBASE_NAME		"chrdevbase" 	/* 设备名     */

static char readbuf[100];		/* 读缓冲区 */
static char writebuf[100];		/* 写缓冲区 */
static char kerneldata[] = {"kernel data!"}; //要读写的字符串数组数据

/*
 * @description		: 打开设备
 * @param - inode 	: 传递给驱动的inode
 * @param - filp 	: 要打开的设备文件，file结构体有个叫做private_data的成员变量
 * 					  一般在open的时候将private_data指向设备结构体。
 * @return 			: 0 成功;其他 失败
 */
static int chrdevbase_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	//printk("chrdevbase open!\r\n");
	return 0;
}

/*
 * @description		: 从设备读取数据 
 * @param - filp 	: 要打开的设备文件(文件描述符)
 * @param - buf 	: 返回给用户空间的数据缓冲区
 * @param - cnt 	: 要读取的数据长度
 * @param - offt 	: 相对于文件首地址的偏移
 * @return 			: 读取的字节数，如果为负值，表示读取失败
 */
static ssize_t chrdevbase_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
	int retvalue = 0;
	
	/* 向用户空间（应用层）发送数据 memcpy 、 copy_to_user*/
	memcpy(readbuf, kerneldata, sizeof(kerneldata));
	retvalue = copy_to_user(buf, readbuf, cnt);
	if(retvalue == 0){
		printk("kernel senddata ok!\r\n");
	}else{
		printk("kernel senddata failed!\r\n");
	}
	
	//printk("chrdevbase read!\r\n");
	return 0;
}

/*
 * @description		: 向设备写数据 
 * @param - filp 	: 设备文件，表示打开的文件描述符
 * @param - buf 	: 要写给设备写入的数据
 * @param - cnt 	: 要写入的数据长度
 * @param - offt 	: 相对于文件首地址的偏移
 * @return 			: 写入的字节数，如果为负值，表示写入失败
 */
static ssize_t chrdevbase_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
	int retvalue = 0;
	/* 接收用户空间传递给内核的数据并且打印出来 copy_from_user */
	retvalue = copy_from_user(writebuf, buf, cnt);
	if(retvalue == 0){
		printk("kernel recevdata:%s\r\n", writebuf);
	}else{
		printk("kernel recevdata failed!\r\n");
	}
	
	//printk("chrdevbase write!\r\n");
	return 0;
}

/*
 * @description		: 关闭/释放设备
 * @param - filp 	: 要关闭的设备文件(文件描述符)
 * @return 			: 0 成功;其他 失败
 */
static int chrdevbase_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	//printk("chrdevbase release！\r\n");
	return 0;
}

/*
 * 设备操作函数结构体 linux应用程序就是实现file_operations结构体内的各种方法
 */
static struct file_operations chrdevbase_fops = {
	.owner = THIS_MODULE,	
	.open = chrdevbase_open, //打开设备
	.read = chrdevbase_read, //从设备读取数据
	.write = chrdevbase_write, //向设备写数据 
	.release = chrdevbase_release, //关闭/释放设备
};

/*
 * @description	: 驱动入口函数 
 * @param 		: 无
 * @return 		: 0 成功;其他 失败
 */
static int __init chrdevbase_init(void)
{
	int retvalue = 0;

	/* 注册字符设备驱动
	   主设备号
	   设备名
	   指针指向实现的file_operations结构体 */
	retvalue = register_chrdev(CHRDEVBASE_MAJOR, CHRDEVBASE_NAME, &chrdevbase_fops);
	if(retvalue < 0){
		printk("chrdevbase driver register failed\r\n");
	}
	printk("chrdevbase init!\r\n");
	return 0;
}

/*
 * @description	: 驱动出口函数
 * @param 		: 无
 * @return 		: 无
 */
static void __exit chrdevbase_exit(void)
{
	/* 注销字符设备驱动  释放主设备号*/
	unregister_chrdev(CHRDEVBASE_MAJOR, CHRDEVBASE_NAME);
	printk("chrdevbase exit!\r\n");
}

/* 
 * 将上面两个函数指定为驱动的入口和出口函数 
 */
module_init(chrdevbase_init);
module_exit(chrdevbase_exit);

/* 
 * LICENSE和作者信息
 */
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");

应用

/*
 * @Author: “wuhaozhen” 908342915@qq.com
 * @Date: 2022-05-03 13:54:37
 * @LastEditors: “wuhaozhen” 908342915@qq.com
 * @LastEditTime: 2022-05-09 12:35:22
 * @FilePath: \01_chrdevbase\chrdevbaseApp.c
 * @Description: 这是默认设置,请设置`customMade`, 打开koroFileHeader查看配置 进行设置: https://github.com/OBKoro1/koro1FileHeader/wiki/%E9%85%8D%E7%BD%AE
 */
#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "fcntl.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"
/***************************************************************
Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.
文件名		: chrdevbaseApp.c
作者	  	: 左忠凯
版本	   	: V1.0
描述	   	: chrdevbase驱测试APP。
其他	   	: 使用方法：./chrdevbase /dev/chrdevbase <1>|<2>
  			 argv[2] 1:读文件
  			 argv[2] 2:写文件		
论坛 	   	: www.openedv.com
日志	   	: 初版V1.0 2019/1/30 左忠凯创建
***************************************************************/

static char usrdata[] = {"usr data!"};

/*
 * @description		: main主程序
 * @param - argc 	: argv数组元素个数
 * @param - argv 	: 具体参数
 * @return 			: 0 成功;其他 失败
 */
int main(int argc, char *argv[]) //字符设备驱动框架：类似于STM32的 SD卡 文件读写流操作
{
	int fd, retvalue;//fd 文件描述符
	char *filename;
	char readbuf[100], writebuf[100];

	if(argc != 3){//传参个数不为3，说明主设备号等缺少，因此不能执行应用
		printf("Error Usage!\r\n");
		return -1;
	}

	filename = argv[1];

	/* 打开驱动文件 open API
	 通过传参 判断要使用哪个驱动文件 以及命令是什么
	 ./chrdevbaseAPP /dev/chrdevbase 1 */
	fd  = open(filename, O_RDWR);
	if(fd < 0){
		printf("Can't open file %s\r\n", filename);
		return -1;
	}

	if(atoi(argv[2]) == 1){ 
	/* 从驱动文件读取数据 */
		retvalue = read(fd, readbuf, 50);
		if(retvalue < 0){
			printf("read file %s failed!\r\n", filename);
		}else{
			/*  读取成功，打印出读取成功的数据 */
			printf("read data:%s\r\n",readbuf);
		}
	}

	if(atoi(argv[2]) == 2){
 	/* 向设备驱动写数据 */
		memcpy(writebuf, usrdata, sizeof(usrdata));
		retvalue = write(fd, writebuf, 50);
		if(retvalue < 0){
			printf("write file %s failed!\r\n", filename);
		}
	}

	/* 关闭设备 */
	retvalue = close(fd);
	if(retvalue < 0){
		printf("Can't close file %s\r\n", filename);
		return -1;
	}

	return 0;
}

2将驱动和应用交叉编译 ，获得 .ko文件

arm-linux-gnueabihf-gcc chrdevbaseAPP.c chrdevbaseAPP

3 通过tftp挂载至linux，

1）cd lib/modules/4.1.15/

2)挂载驱动 modprobe chrdevbase.ko

3)查看设备号是否存在 cat /proc/devices

4)创建设备节点 mknod /dev/chrdevbase c 200 0

5) 运行应用 ./chrdevbaseAPP /dev/chrdevbase 1

                    ./chrdevbaseAPP /dev/chrdevbase 2

6)卸载驱动 rmmod chrdevbase

内存映射（led点灯实验，寄存器操作）

当ip冲突需要修改IP时，linux中的bootargs和bootcmd和serverip都需要修改

 Linux新字符设备驱动实验

 goto对于错误的处理方法（类似堆栈处理，倒序）