【实验】虚拟驱动模拟实验
2013-01-12 15:17
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实验目的：掌握简单字符设备驱动设计规范模式，设备节点创建方式，应用程序的编写方法。
实验要求：1、使用内存模拟字符设备，实现读、写、定位的字符设备驱动程序；
2、编写应用程序、测试驱动；
1、编写驱动程序memdev.c，实现读、写、定位功能；
2、编写makefile文件；执行make，生成*.ko文件；
3、执行insmod命令，安装加载内核模块；
4、查看设备名、设备号，手工创建设备文件；
5、创建测试文件，编写测试程序；
6、编译运行测试文件。
若有能力，将此实验基于6410开发板实现。
实验结果
1.make
2.[root@localhost test]# ls
Makefile Module.symvers memdev.c~ memdev.mod.c memdev.o
Makefile~ memdev.c memdev.ko memdev.mod.o
[root@localhost test]# insmod memdev.ko
[root@localhost test]# lsmod
Module Size Used by
memdev 6020 0
vfat 13249 4
fat 45277 1 vfat
i915 23745 2
drm 67028 3 i915
ipt_MASQUERADE 6721 1
iptable_nat 9669 1
nf_nat 18669 2 ipt_MASQUERADE,iptable_nat
[root@localhost test]# rmmod memdev.ko
[root@localhost test]# ls
Makefile Module.symvers memdev.c~ memdev.mod.c memdev.o
Makefile~ memdev.c memdev.ko memdev.mod.o 结果
[root@localhost test]# lsmod
Module Size Used by
vfat 13249 4
fat 45277 1 vfat
i915 23745 2
drm 67028 3 i915
ipt_MASQUERADE 6721 1
iptable_nat 9669 1
nf_nat 18669 2 ipt_MASQUERADE,iptable_nat
nf_conntrack_ipv4 11717 3 iptable_nat
xt_state 6081 1
nf_conntrack 51977 5
ipt_MASQUERADE,iptable_nat,nf_nat,nf_conntrack_ipv4,xt_state
1.进入linux开发环境，创建一个文件夹
2.在自己建的文件夹下写入Makefile文件，生成 memdev.ko
3.memdev.ko 为加载到内核中声称的文件
4.加载文件到内核中,用到的命令为insmod memdev.ko
5.查看内核，用到的命令为lsmod，可以看出memdev已经被加载到内核中 大小为5629 已经被调用0次
6.从内核中卸载memdev.ko，用到的命令为rmmod hello.ko
主要算法和程序清单
实验要求：1、使用内存模拟字符设备，实现读、写、定位的字符设备驱动程序；
2、编写应用程序、测试驱动；
1、编写驱动程序memdev.c，实现读、写、定位功能；
2、编写makefile文件；执行make，生成*.ko文件；
3、执行insmod命令，安装加载内核模块；
4、查看设备名、设备号，手工创建设备文件；
5、创建测试文件，编写测试程序；
6、编译运行测试文件。
若有能力，将此实验基于6410开发板实现。
实验结果
1.make
2.[root@localhost test]# ls
Makefile Module.symvers memdev.c~ memdev.mod.c memdev.o
Makefile~ memdev.c memdev.ko memdev.mod.o
[root@localhost test]# insmod memdev.ko
[root@localhost test]# lsmod
Module Size Used by
memdev 6020 0
vfat 13249 4
fat 45277 1 vfat
i915 23745 2
drm 67028 3 i915
ipt_MASQUERADE 6721 1
iptable_nat 9669 1
nf_nat 18669 2 ipt_MASQUERADE,iptable_nat
[root@localhost test]# rmmod memdev.ko
[root@localhost test]# ls
Makefile Module.symvers memdev.c~ memdev.mod.c memdev.o
Makefile~ memdev.c memdev.ko memdev.mod.o 结果
[root@localhost test]# lsmod
Module Size Used by
vfat 13249 4
fat 45277 1 vfat
i915 23745 2
drm 67028 3 i915
ipt_MASQUERADE 6721 1
iptable_nat 9669 1
nf_nat 18669 2 ipt_MASQUERADE,iptable_nat
nf_conntrack_ipv4 11717 3 iptable_nat
xt_state 6081 1
nf_conntrack 51977 5
ipt_MASQUERADE,iptable_nat,nf_nat,nf_conntrack_ipv4,xt_state
1.进入linux开发环境，创建一个文件夹
2.在自己建的文件夹下写入Makefile文件，生成 memdev.ko
3.memdev.ko 为加载到内核中声称的文件
4.加载文件到内核中,用到的命令为insmod memdev.ko
5.查看内核，用到的命令为lsmod，可以看出memdev已经被加载到内核中 大小为5629 已经被调用0次
6.从内核中卸载memdev.ko，用到的命令为rmmod hello.ko
主要算法和程序清单
memdev.c
#include <linux/module.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/system.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include "memdev.h"
static mem_major = MEMDEV_MAJOR;
module_param(mem_major, int, S_IRUGO);
struct mem_dev *mem_devp; /*设备结构体指针*/
struct cdev cdev;
/*文件打开函数*/
int mem_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
struct mem_dev *dev;
/*获取次设备号*/
int num = MINOR(inode->i_rdev);
if (num >= MEMDEV_NR_DEVS) s
return -ENODEV;
dev = &mem_devp[num];
/*将设备描述结构指针赋值给文件私有数据指针*/
filp->private_data = dev;
return 0;
}
/*文件释放函数*/
int mem_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
return 0;
}
/*读函数*/
static ssize_t mem_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 mem_dev *dev = filp->private_data; /*获得设备结构体指针*/
/*判断读位置是否有效*/
if (p >= MEMDEV_SIZE)
return 0;
if (count > MEMDEV_SIZE - p)
count = MEMDEV_SIZE - p;
/*读数据到用户空间*/
if (copy_to_user(buf, (void*)(dev->data + 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 mem_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 mem_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 >= MEMDEV_SIZE)
return 0;
if (count > MEMDEV_SIZE - p)
count = MEMDEV_SIZE - p;
/*从用户空间写入数据*/
if (copy_from_user(dev->data + 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 mem_llseek(struct file *filp, loff_t offset, int whence)
{
loff_t newpos;
switch(whence) {
case 0: /* SEEK_SET */
newpos = offset;
break;
case 1: /* SEEK_CUR */
newpos = filp->f_pos + offset;
break;
case 2: /* SEEK_END */
newpos = MEMDEV_SIZE -1 + offset;
break;
default: /* can't happen */
return -EINVAL;
}
if ((newpos<0) || (newpos>MEMDEV_SIZE))
return -EINVAL;
filp->f_pos = newpos;
return newpos;
}
/*文件操作结构体*/
static const struct file_operations mem_fops =
{
.owner = THIS_MODULE,
.llseek = mem_llseek,
.read = mem_read,
.write = mem_write,
.open = mem_open,
.release = mem_release,
};
/*设备驱动模块加载函数*/
static int memdev_init(void)
{
int result;
int i;
dev_t devno = MKDEV(mem_major, 0);
/* 静态申请设备号*/
if (mem_major)
result = register_chrdev_region(devno, 2, "memdev");
else /* 动态分配设备号 */
{
result = alloc_chrdev_region(&devno, 0, 2, "memdev");
mem_major = MAJOR(devno);
}
if (result < 0)
return result;
/*初始化cdev结构*/
cdev_init(&cdev, &mem_fops);
cdev.owner = THIS_MODULE;
cdev.ops = &mem_fops;
/* 注册字符设备 */
cdev_add(&cdev, MKDEV(mem_major, 0), MEMDEV_NR_DEVS);
/* 为设备描述结构分配内存*/
mem_devp = kmalloc(MEMDEV_NR_DEVS * sizeof(struct mem_dev), GFP_KERNEL);
if (!mem_devp) /*申请失败*/
{
result = - ENOMEM;
goto fail_malloc;
}
memset(mem_devp, 0, sizeof(struct mem_dev));
/*为设备分配内存*/
for (i=0; i < MEMDEV_NR_DEVS; i++)
{
mem_devp[i].size = MEMDEV_SIZE;
mem_devp[i].data = kmalloc(MEMDEV_SIZE, GFP_KERNEL);
memset(mem_devp[i].data, 0, MEMDEV_SIZE);
}
return 0;
fail_malloc:
unregister_chrdev_region(devno, 1);
return result;
}
/*模块卸载函数*/
static void memdev_exit(void)
{
cdev_del(&cdev); /*注销设备*/
kfree(mem_devp); /*释放设备结构体内存*/
unregister_chrdev_region(MKDEV(mem_major, 0), 2); /*释放设备号*/
}
MODULE_AUTHOR("David Xie");
MODULE_LICENSE("GPL");
module_init(memdev_init);
module_exit(memdev_exit);
Makefile文件
KERNELDIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/build
PWD := $(shell pwd)
obj-m := -DEXPORT_SYMTAB
obj-m := memdevd.o
all:
make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) modules
clean:
make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) clean
app-mem.c
#include <stdio.h>
int main()
{
FILE *fp0 = NULL;
char Buf[4096];
/*初始化Buf*/
strcpy(Buf,"Mem is char dev!");
printf("BUF: %s\n",Buf);
/*打开设备文件*/
fp0 = fopen("/dev/memdev0","r+");
if (fp0 == NULL)
{
printf("Open Memdev0 Error!\n");
return -1;
}
/*写入设备*/
fwrite(Buf, sizeof(Buf), 1, fp0);
/*重新定位文件位置（思考没有该指令，会有何后果)*/
fseek(fp0,0,SEEK_SET);
/*清除Buf*/
strcpy(Buf,"Buf is NULL!");
printf("BUF: %s\n",Buf);
/*读出设备*/
fread(Buf, sizeof(Buf), 1, fp0);
/*检测结果*/
printf("BUF: %s\n",Buf);
return 0;
}
memdev.h
#ifndef _MEMDEV_H_
#define _MEMDEV_H_
#ifndef MEMDEV_MAJOR
#define MEMDEV_MAJOR 251
#endif
#ifndef MEMDEV_NR_DEVS
#define MEMDEV_NR_DEVS 2
#endif
#ifndef MEMDEV_SIZE
#define MEMDEV_SIZE 4096
#endif
struct mem_dev
{
char *data;
unsigned long size;
};
#endif /* _MEMDEV_H_ */
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