2017-2018-1 20155208 20155212 实验四 外设驱动程序设计

2017-2018-1 20155208 20155212 实验四 外设驱动程序设计

任务一

要求

学习资源中全课中的“hqyj.嵌入式Linux应用程序开发标准教程.pdf”中的第十一章

提交康奈尔笔记的照片

步骤

使用印象笔记中的康奈尔笔记模板

任务二

要求

在Ubuntu完成资源中全课中的“hqyj.嵌入式Linux应用程序开发标准教程.pdf”中的第十一章的test试验

提交编译，加载模块，卸载模块，测试运行的截图（要多张，全屏，体现学号信息）

编写代码

驱动程序

/* test_drv.c */

#include <linux/module.h>

#include <linux/init.h>

#include <linux/fs.h>

#include <linux/kernel.h>

#include <linux/slab.h>

#include <linux/types.h>

#include <linux/errno.h>

#include <linux/cdev.h>

#include <asm/uaccess.h>

#define     TEST_DEVICE_NAME    "test_dev"

#define     BUFF_SZ         1024

/*全局变量*/

static struct cdev test_dev;

unsigned int major =0;

static char *data = NULL;

/*函数声明*/

static ssize_t test_read(struct file *file, char *buf, size_t count, loff_t *f_pos);

static ssize_t test_write(struct file *file,const char *buffer, size_t count,loff_t *f_pos);

static int test_open(struct inode *inode, struct file *file);

static int test_release(struct inode *inode,struct file *file);

/*读函数*/

static ssize_t test_read(struct file *file, char *buf, size_t count, loff_t *f_pos)

{

int len;

if (count < 0 )

{

return -EINVAL;

}

len = strlen(data);

count = (len > count)?count:len;

if (copy_to_user(buf, data, count))

{

return -EFAULT;

}

return count;

}

/*写函数*/

static ssize_t test_write(struct file *file, const char *buffer, size_t count, loff_t *f_pos)

{

if(count < 0)

{

return -EINVAL;

}

memset(data, 0, BUFF_SZ);

count = (BUFF_SZ > count)?count:BUFF_SZ;

if (copy_from_user(data, buffer, count))

{

return -EFAULT;

}

return count;

}

/*打开函数*/

static int test_open(struct inode *inode, struct file *file)

{

printk("This is open operation\n");

data = (char*)kmalloc(sizeof(char) * BUFF_SZ, GFP_KERNEL);

if (!data)

{

return -ENOMEM;

}

memset(data, 0, BUFF_SZ);

return 0;

}

/*关闭函数*/

static int test_release(struct inode *inode,struct file *file)

{

printk("This is release operation\n");

if (data)

{

kfree(data);

data = NULL;

}

return 0;

}

static void test_setup_cdev(struct cdev *dev, int minor,

struct file_operations *fops)

{

int err, devno = MKDEV(major, minor);

cdev_init(dev, fops);

dev->owner = THIS_MODULE;

dev->ops = fops;

err = cdev_add (dev, devno, 1);

if (err)

{

printk (KERN_NOTICE "Error %d adding test %d", err, minor);

}

}

/* tests设备的file_operations结构 */

static struct file_operations test_fops =

{

.owner   = THIS_MODULE,

.read    = test_read,

.write   = test_write,

.open    = test_open,

.release = test_release,

};

/*模块注册入口*/

int init_module(void)

{

int result;

dev_t dev = MKDEV(major, 0);

if (major)

{

result = register_chrdev_region(dev, 1, TEST_DEVICE_NAME);

}

else

{

result = alloc_chrdev_region(&dev, 0, 1, TEST_DEVICE_NAME);

major = MAJOR(dev);

}

if (result < 0)

{

printk(KERN_WARNING "Test device: unable to get major %d\n", major);

return result;

}

test_setup_cdev(&test_dev, 0, &test_fops);

printk("The major of the test device is %d\n", major);

return 0;

}

/*卸载模块*/

void cleanup_module(void)

{

cdev_del(&test_dev);

unregister_chrdev_region(MKDEV(major, 0), 1);

printk("Test device uninstalled\n");

}

Makefile

ifeq ($(KERNELRELEASE),)

KERNELDIR ?= /lib/modules/$(shell uname -r)/build

PWD := $(shell pwd)

modules:

$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules

modules_install:

$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules_install

clean:

rm -rf *.o *~ core .depend .*.cmd *.ko *.mod.c .tmp_versions

.PHONY: modules modules_install clean

else

obj-m := test_drv.o

endif

加载脚本

#!/bin/sh
module="test_drv"
device="test_dev"
mode="664"
group="root"

# remove stale nodes
rm -f /dev/${device}

# invoke insmod with all arguments we got
# and use a pathname, as newer modutils don't look in . by default
/sbin/insmod -f ./$module.ko $* || exit 1

major=`cat /proc/devices | awk "\\$2==\"$device\" {print \\$1}"`

mknod /dev/${device} c $major 0

# give appropriate group/permissions
chgrp $group /dev/${device}
chmod $mode  /dev/${device}

卸载脚本

#!/bin/sh
module="test_drv"
device="test_dev"

# invoke rmmod with all arguments we got
sudo /sbin/rmmod $module $* || exit 1

# remove nodes
rm -f /dev/${device}

exit 0

测试代码

/* test.c */

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

#include <sys/stat.h>

#include <sys/types.h>

#include <unistd.h>

#include <fcntl.h>

#define     TEST_DEVICE_FILENAME        "/dev/test_dev"

#define     BUFF_SZ             1024

int main()

{

int fd, nwrite, nread;

char buff[BUFF_SZ];

fd = open(TEST_DEVICE_FILENAME, O_RDWR);

if (fd < 0)

{

perror("open");

exit(1);

}

do

{

printf("Input some words to kernel(enter 'quit' to exit):");

memset(buff, 0, BUFF_SZ);

if (fgets(buff, BUFF_SZ, stdin) == NULL)

{

perror("fgets");

break;

}

buff[strlen(buff) - 1] = '\0';

if (write(fd, buff, strlen(buff)) < 0)

{

perror("write");

break;

}

if (read(fd, buff, BUFF_SZ) < 0)

{

perror("read");

break;

}

else

{

printf("The read string is from kernel:%s\n", buff);

}

} while(strncmp(buff, "quit", 4));

close(fd);

exit(0);

}

实验结果

编译

> make
> make clean

加载驱动

> ./test_srv_load

编译并运行测试程序

> gcc -o test test.c
> ./test

运行结果


卸载驱动程序

> ./test_drv_unload

查看内核打印信息

> dmesg | tail -n 10

问题与解决

运行加载模块脚本

test_drv_load

时无法用

TAB

补全命令，说明无法执行脚本

推测该脚本无执行权限

使用

ls -l test_drv_load

查看权限，显示


使用

chmod +x test_drv_load

为所有用户增加执行权限

再次使用

ls -l test_drv_load

查看权限，显示

运行加载模块脚本提示

Opeation not permitted

增加

sudo

尝试，提示


修改

test_drv_load

，将

david

改成

root

再次运行，提示


使用

lsmod | grep test_drv

查看


使用

sudo rmmod -f test_drv

卸载，提示


使用

sudo ./test_drv_unload

发现还是不行，于是只能重启

卸载加载模块提示

在网上搜索了很多，也尝试了很多方法，并没有找到解决办法

其他同学遇到的问题与解决

运行load脚本出现错误

insmod: error inserting './test_drv.ko': -1 File exists

这个原因一般是因为，运行过

./test_drv_load

（没加

sudo

），但是失败了，但是运行到了加载驱动的模块的语句，驱动已经加载，所以再次运行加载模块会提示该错。

学习笔记中得到问题与解决

什么是Linux内核？

内核是我们通常所说的“Linux技术奇迹”的最重要特征

内核既是操作系统的心脏，也是它的大脑，因为内核控制着基本的硬件。内核是操作系统的核心，具有很多最基本功能，如虚拟内存、多任务、共享库、需求加载、共享的写时拷贝(copy-on-write)可执行程序和TCP/IP网络功能

Linux内核本身并不是操作系统，它是一个完整操作系统的组成部分。Red Hat、Novell、Debian和Gentoo等Linux发行商都采用Linux内核，然后加入更多的工具、库和应用程序来构建一个完整的操作系统

一般来说L针对Linux系统的攻击较少，那如果将恶意代码放在驱动中编译到内核中，不就实现攻击了吗？

一般安装的都是从可信的源中安装驱动，不会有病毒，但是也有下载安装包安装的，网上没有查到相关资料

register_chrdev()为什么逐渐被淘汰？有什么缺点？

register_chrdev()分为静态注册和动态注册，而新型的注册将静态注册和动态注册分为两个个体，解决了前者产生资源浪费的问题

很多情况下，驱动程序都是自动安装，不需要用户介入。在windows系统中，操作系统会通过验证驱动来源签名，有时通过用户人工确认的方式来确定来源是否可靠。那么，在Linux系统中是否有类似的安全机制呢？

未解决

/proc存在内存不会很容易丢失吗？

未解决

收获与体会

具体学到的知识点

设备驱动程序概念

Linux对设备驱动的处理

字符设备驱动程序编写流程及GPIO驱动实例

块设备驱动程序的编写流程及

相关的重要数据结构

设备驱动程序的组成

proc文件系统

中断编程及按键驱动程序实例

简单虚拟设备驱动程序编写、编译、加载、卸载

查看内核打印信息

锻炼了解决问题的能力

学习了使用

lsmod

ls-l

grep

dmesg

ps

chmod [用户] [符号] [权限] [filename]

rmmod

等命令

复习了交叉编译

参考资料

什么是linux内核

register_chrdev_region/alloc_chrdev_region和cdev注册字符设备驱动