20145324 20145325 《信息安全系统设计基础》实验四外设驱动程序设计

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#嵌入式 #运维

本次实验介绍了如何设计外设驱动程序，包括ARM环境配置、驱动程序的基本设计方法及其实现过程。实验通过一个简单的字符设备驱动程序示例，演示了驱动程序的主要功能，如读写操作、打开关闭设备等。

20145324 20145325 《信息安全系统设计基础》实验四外设驱动程序设计

实验封面

课程：信息安全系统设计基础班级： 1453

姓名：王嘉澜张梓靖学号：20145324 20145325

成绩：指导教师：娄嘉鹏实验日期：2016.11.17

实验密级：预习程度：实验时间：10：10-12:30

仪器组次：必修/选修：必修实验序号：4

实验名称：外设驱动程序设计

实验目的与要求：
1.正确连接ARM ，设置好环境
2.理解驱动程序的一般设计方法

实验仪器名称	数量	型号
pc机	1	XP
arm机	1	UP-TECH
虚拟机	1	REDHAT

实验过程

按实验一的环境配置方法将环境配置好
通过文件共享，将要测试的代码共享到虚拟机里
修改 makefile 为
在/usr/src 下建立一个 linux 连接
建立设备节点
运行程序进行测试

实验代码分析

完整代码（demo.c）

#ifndef __KERNEL__
# define __KERNEL__
#endif
#ifndef MODULE
# define MODULE
#endif
#include <linux/config.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/devfs_fs_kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/kernel.h> /* printk() */
#include <linux/slab.h> /* kmalloc() */
#include <linux/fs.h> /* everything... */
#include <linux/errno.h> /* error codes */
#include <linux/types.h> /* size_t */
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/fcntl.h> /* O_ACCMODE */
#include <linux/poll.h> /* COPY_TO_USER */
#include <asm/system.h> /* cli(), *_flags */
#define DEVICE_NAME  "demo"
#define demo_MAJOR 254
#define demo_MINOR 0
static int MAX_BUF_LEN=1024;
static char drv_buf[1024];
static int WRI_LENGTH=0;
/*********************************************************************/
/*逆序排列缓冲区数据*/
static void do_write()
{
int i;
int len = WRI_LENGTH;
char tmp;
for(i = 0; i < (len>>1); i++,len--){
tmp = drv_buf[len-1];
drv_buf[len-1] = drv_buf[i];
drv_buf[i] = tmp;
}
}
/*********************************************************************/
static ssize_t demo_write(struct file *filp,const char *buffer, size_t count) //完成驱动的写接口
{
if(count > MAX_BUF_LEN)count = MAX_BUF_LEN;
copy_from_user(drv_buf , buffer, count);
WRI_LENGTH = count;
printk("user write data to driver\n");
do_write();
return count;
}
/*********************************************************************/
static ssize_t demo_read(struct file *filp, char *buffer, size_t count, loff_t *ppos)  //完成驱动的读接口
{
if(count > MAX_BUF_LEN)
count=MAX_BUF_LEN;
copy_to_user(buffer, drv_buf,count);
printk("user read data from driver\n");
return count;
}
/*********************************************************************/
static int demo_ioctl(struct inode *inode, struct file *file,  //演示ioctl调用接口的实现过程
unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
switch(cmd){
case 1:printk("runing command 1 \n");break;
case 2:printk("runing command 2 \n");break;
default:
printk("error cmd number\n");break;
}
return 0;
}
/*********************************************************************/
static int demo_open(struct inode *inode, struct file *file) //打开设备
{
sprintf(drv_buf,"device open sucess!\n");
printk("device open sucess!\n");
return 0;
}
/*********************************************************************/
static int demo_release(struct inode *inode, struct file *filp) //关闭设备
{
MOD_DEC_USE_COUNT;
printk("device release\n");
return 0;
}
/*********************************************************************/
static struct file_operations demo_fops = {  //设置file_operations结构
owner:  THIS_MODULE,
write:demo_write, 
read: demo_read, 
ioctl: demo_ioctl,
open: demo_open,
release:  demo_release,
};
/*********************************************************************/
#ifdef CONFIG_DEVFS_FS
static devfs_handle_t devfs_demo_dir, devfs_demoraw;
#endif
/*********************************************************************/
static int __init demo_init(void)  //初始化
{
#ifdef CONFIG_DEVFS_FS
devfs_demo_dir = devfs_mk_dir(NULL, "demo", NULL);
devfs_demoraw = devfs_register(devfs_demo_dir, "0", DEVFS_FL_DEFAULT,
demo_MAJOR, demo_MINOR, S_IFCHR | S_IRUSR | S_IWUSR,
&demo_fops, NULL);
#else
int result;
SET_MODULE_OWNER(&demo_fops);
result = register_chrdev(demo_MAJOR, "scullc", &demo_fops);
if (result < 0) return result;
// if (demo_MAJOR == 0) demo_MAJOR = result; /* dynamic */
#endif
printk(DEVICE_NAME " initialized\n");
return 0;
}
/*********************************************************************/
static void __exit demo_exit(void)
{
unregister_chrdev(demo_MAJOR, "demo");
//kfree(demo_devices);
printk(DEVICE_NAME " unloaded\n");
}
/*********************************************************************/
module_init(demo_init);
module_exit(demo_exit);

除了 demo_read 、demo_write 、do_write 函数，添加一个小任务函数 do_read，该函数作用是将从设备中读取到的数据进行数据逆序排列，再通过读取函数读取转换后的数据：

添加的do_read()函数：

static void do_read()
{
int i;
int len = WRI_LENGTH_R;
char tmp;
for(i = 0; i < (len>>1); i++,len--){
tmp = buffer[len-1];
buffer[len-1] = buffer[i];
buffer[i] = tmp;
}
}

相应的对demo_read函数的修改：

static int WRI_LENGTH_R=0;
static ssize_t demo_read(struct file *filp, char *buffer, size_t count, loff_t *ppos)
{
if(count > MAX_BUF_LEN)
count=MAX_BUF_LEN;
copy_to_user(buffer, drv_buf,count);
WRI_LENGTH_R = count;
printk("user read data from driver\n");
do_read();
return count;
}

实验问题及解决

make不成功

发现没有插入驱动模块 demo.o

运行程序不成功

还没有建立设备节点。建立以后就可以正常运行了

实验体会

makkefile中需要修改的地方的含义：KERNELDIR表示内核源代码路径，INCLUDEDIR表示配置文件，#CROSS_COMPILE表示编译适合编译的主机运行的二进制文件。通过这次实验，我们知道了在运行外设驱动程序时，要插入驱动模块 demo.o，要在/usr/src 下建立一个 linux 连接，如果是使用交叉编译器，不需要建立设备节点等等。

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