如何实现简单字符设备驱动？

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2021-12-23 07:18:15　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × ChristineGu 该类别下有 16 个回答。邀请回答 HengDu 该类别下有 16 个回答。邀请回答 heks 该类别下有 16 个回答。邀请回答 dfasda 该类别下有 15 个回答。邀请回答 nhonglan 该类别下有 15 个回答。邀请回答 yonglanzhang 该类别下有 15 个回答。邀请回答杀狼000 该类别下有 14 个回答。邀请回答 wenminglang 该类别下有 14 个回答。邀请回答 C880U 该类别下有 14 个回答。邀请回答 jhdfvs 该类别下有 14 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 14 个回答。邀请回答 muwersddg 该类别下有 14 个回答。邀请回答 a732538 该类别下有 13 个回答。邀请回答 hrtuoyu 该类别下有 13 个回答。邀请回答 hfgdzc 该类别下有 13 个回答。邀请回答 thyysbk 该类别下有 13 个回答。邀请回答凡人wlj 该类别下有 13 个回答。邀请回答 kszdj113 该类别下有 13 个回答。邀请回答飞雪9366 该类别下有 13 个回答。邀请回答 billbian 该类别下有 13 个回答。邀请回答举报 lique 相关推荐 • 什么是字符设备驱动？字符设备驱动开发步骤有哪些？ 1197 • 如何写一个简单的字符设备驱动程序？ 888 • 51单片机驱动LCD1602只能显示单字符是为什么？ 272 • 如何利用字符设备实现IC卡设备的驱动模块开发？ 685 • 嵌入式 linux字符设备驱动的设计与应用，看完你就懂了 1378 • led点阵显示屏不借助单片机设计方案 1344 • 如何通过USB虚拟com端口将简单字符串传输到PC？ 288 • 如何使用嵌入式Linux的工业控制器开发字符设备驱动程序来驱动步进电动机？ 724 • FYD12864液晶如何实现单字节的光标显示 3612 • 求USB字符串描述符的实现教程 585 1个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 一、实验目的掌握简单字符设备驱动程序编写方法。编写应用程序对驱动程序进行测试，学习应用程序与驱动程序之间的调用过程。二、实验环境 ubuntu 12.04 内核3.2.14 三、实验内容及实验原理写一个简单的字符设备驱动程序，要求：定义一个全局结构指针，初始值为NULL，该数据结构中包含一个大小为1024的buffer和一个count整形变量在open中对该全局结构进行NULL判断，为NULL则为其分配内存，并将buffer初始化为0，将count自加在release中如果count为0，则释放，否则进行count自减在read里面对该buffer进行读取在write里面对该buffer进行赋值（任意赋值即可）写测试程序进行测试四、实验结果及其分析 1.编译模块（设备驱动程序）（1）创建模块文件xxx.c gedit rwbuf.c 区分版本：这里不同，低版本内核2.6以下的是ioctl，高版本内核2.6及其以上的是unlocked_ioctl。 // 模块 #include // 内核 #include // struct file_operations #include // copy_to_user() & copy_from_user #include // 不行，用于memset和strcpy #include // kmalloc和kfree #include // rwbuf.c, driver for virtual char-device #define RW_CLEAR 0x123 // 设备名 #define DEVICE_NAME "rwbuf" // buffer数组的最大长度 #define RWBUF_MAX_SIZE 1024 // 设备中存储信息的全局结构体指针 typedef struct Data { // 用于打开和释放的验证，0表示未使用，1表示已使用 int count; // 表示字符串 char buffer[RWBUF_MAX_SIZE]; } Data, DataPtr; DataPtr myDataPtr = NULL; // 设备的打开：只返回0表示成功无法表示报错 int rwbuf_open(struct inode inode, struct file file) { // 如果未被使用 if (myDataPtr == NULL) { // 分配堆 myDataPtr = (DataPtr)kmalloc(sizeof(Data), GFP_KERNEL); // 字符数组清零 memset(myDataPtr->buffer, 0, sizeof(myDataPtr->buffer)); // 初始化为1,表示有人在使用了 myDataPtr->count = 1; printk("[rwbuf_open-kmalloc-success]myDataPtr->count = %d.n", myDataPtr->count); return 0; } // 已被使用 else { // 增加一个用户 myDataPtr->count += 1; printk("[rwbuf_open-countup]myDataPtr->count = %d.n", myDataPtr->count); return 0; } } // 设备的关闭：返回-1表示错误；返回0表示成功 int rwbuf_release(struct inode inode, struct file file) { // 当未打开时,报错 if (myDataPtr == NULL) { printk("[rwbuf_release-error]n"); return -1; } // 当有用户使用时,则自减 else { myDataPtr->count -= 1; printk("[rwbuf_release-countdown]myDataPtr->count = %d.n", myDataPtr->count); // 当没用用户使用时,释放 if (myDataPtr->count == 0) { // 释放堆区 kfree(myDataPtr); // 还要让指针回归NULL，不要野指针 myDataPtr = NULL; printk("[rwbuf_release-free-success]n"); return 0; } return 0; } } // 设备的读操作：返回-1表示错误；返回(0, RWBUF_MAX_SIZE]表示成功 ssize_t rwbuf_read(struct file file, char buf, size_t count, loff_t f_pos) { // 判断读取的长度是否有效 if (strlen(myDataPtr->buffer) > 0 && strlen(myDataPtr->buffer) <= RWBUF_MAX_SIZE) { // 从内核空间rwbuf复制到用户空间buf copy_to_user(buf, myDataPtr->buffer, count); printk("[rwbuf_read-success]the size of myDataPtr->buffer after read = %dn", strlen(myDataPtr->buffer)); return count; } else { printk("[rwbuf_read-error] strlen(myDataPtr->buffer) = %dn", strlen(myDataPtr->buffer)); return -1; } } // 设备的写操作接：返回-1表示错误；返回(0, RWBUF_MAX_SIZE]表示成功 ssize_t rwbuf_write(struct file file, const char buf, size_t count, loff_t f_pos) { // 判断写入的长度是否有效 if (count > 0 && count <= RWBUF_MAX_SIZE) { // 从用户空间buf复制到内核空间rwbuf copy_from_user(myDataPtr->buffer, buf, count); printk("[rwbuf_write-success] the size of myDataPtr->buffer after write = %dn", strlen(myDataPtr->buffer)); return count; } else { printk("[rwbuf_write-error] length of string = %dn", count); return -1; } } // 设备的ioctl：返回-1表示错误；返回0表示成功 long rwbuf_ioctl(struct file file, unsigned int cmd, unsigned long arg) { printk("[RW_CLEAR:%x],[cmd:%x]n", RW_CLEAR, cmd); // 命令 if (cmd == RW_CLEAR) { // 表示清零 memset(myDataPtr->buffer, 0, sizeof(myDataPtr->buffer)); printk("[rwbuf_ioctl-success] the size of myDataPtr->buffer after ioctl = %dn", strlen(myDataPtr->buffer)); return 0; } // 无此命令时 else { printk("[rwbuf_ioctl-error] the size of myDataPtr->buffer after ioctl = %dn", strlen(myDataPtr->buffer)); return -1; } } // rwbuf_fops要在rwf_buf_init()前面声明，因为register_chrdev()函数要使用到 static struct file_operations rwbuf_fops = { open : rwbuf_open, release : rwbuf_release, read : rwbuf_read, write : rwbuf_write, unlocked_ioctl : rwbuf_ioctl }; // module_init()内的初始化函数：返回-1表示错误；返回0表示成功 static int __init rwbuf_init() { // 表示注册成功与否：-1表示失败，0表示成功（同register_chrdev返回值）。初始化为-1 int ret = -1; /* 参数1：设备的种类，即主设备号参数2：设备的名称参数3：和VFS对接的接口，即上面的结构体变量 / ret = register_chrdev(60, DEVICE_NAME, &rwbuf_fops); // 注册失败 if (ret == -1) { printk("[rwbuf_init-register-failed]n"); } // 注册成功 else { printk("[rwbuf_init-register-success]n"); } // 返回ret（同register_chrdev返回值） return ret; } // module_exit()内的退出函数。 static void __exit rwbuf_exit() { unregister_chrdev(60, DEVICE_NAME); printk("[rwbuf_exit-unregister-success]n"); } // 内核模块入口,相当于main()函数,完成模块初始化 module_init(rwbuf_init); // 卸载时调用的函数入口,完成模块卸载 module_exit(rwbuf_exit); // GPL协议证书 MODULE_LICENSE("GPL"); 内核模块入口,相当于main()函数,完成模块初始化module_init(rwbuf_init);// 卸载时调用的函数入口,完成模块卸载module_exit(rwbuf_exit);// GPL协议证书MODULE_LICENSE("GPL"); 意思：结构体static struct file_operations rwbuf_fops是定义函数指针比如将open指向rwbuf_open，我们调用的时候就打open就是调用rwbuf_open。其中ioctl特殊，调用的时候用ioctl才对，用unlocked_ioctl反而不对，而且定义成旧版本的ioctl，对高版本内核更不对（编译不报错，但读进入的数cmd就成一个莫名其妙的8位十六进制数）。结构体rwbuf_fops在rwf_buf_init_module()中被用到，生效对结构体变量的操作。 if(register_chrdev(60, DEVICE_NAME, &rwbuf_fops)) （2）Makefile gedit Makefile 内容： obj-m := rwbuf.o KERNELDIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/build PWD := $(shell pwd) modules: $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules clean: rm -rf .o ~ core .depend ..cmd .ko .mod.c .tmp_versions modules.order Module.symvers （3）编译 sudo make 2.创建设备文件（设备进入点）（1）创建 sudo mknod /dev/rwbuf c 60 0 意思： 在/dev目录下创建一个名为rwbuf的设备文件 设备文件的类型是c（字符型设备） 主设备号是60 次设备号是0 （2）赋权 sudo chmod 777 /dev/rwbuf 更改设备的权限。没有读写权限的话，就会读出一堆无意义的乱码。 3.插入内核模块（加载设备驱动程序）先清理一下缓存，不然一会就可能输出一大堆多余东西，影响到我们想要看到的输出东西 sudo dmesg -c 插入内核模块（加载设备驱动程序） sudo insmod rwbuf.ko 查看是否成功 dmesg 4.测试用户应用程序（调用驱动程序）（1）读写 gedit writeAndRead.c #include // 为了open()中的O_RDWR #include // 定义设备进入点（设备名） #define DEVICE_NAME "/dev/rwbuf" int main() { // 声明文件描述符 int fd; // 记录关闭设备的返回值 int ret; // 写入到设备的内容 char buff_write[10] = "volume"; // 读取到设备的结果 char buff_read[10] = ""; // 调用打开设备函数。注意O_RDWR是字母O fd = open(DEVICE_NAME, O_RDWR); // 打开失败 if (fd == -1) { printf("[open-error]n"); return 0; } else { printf("[open-success]n"); } // 调用驱动程序的写操作接口函数 if (write(fd, buff_write, 5) == -1) { printf("[write-error]n"); return 0; } // 写入成功 else { printf("[write-success] %sn", buff_write); } // 调用驱动程序的读操作接口函数 if (read(fd, buff_read, 5) == -1) { printf("[read-error]n"); return 0; } // 读取成功 else { buff_read[5] = ''; printf("[read-success] %sn", buff_read); } // 设备关闭 close(fd); printf("[close-success]n"); return 0; } （2）清除程序 gedit ioctl.c #include // 为了open()中的O_RDWR #include // 定义设备进入点（设备名） #define DEVICE_NAME "/dev/rwbuf" int main() { // 声明文件描述符 int fd; // 记录关闭设备的返回值 int ret; // 写入到设备的内容 char buff_write[10] = "volume"; // 读取到设备的结果 char buff_read[10] = ""; // 控制命令 unsigned int cmd = 0x123; // 调用打开设备函数。注意O_RDWR是字母O fd = open(DEVICE_NAME, O_RDWR); // 打开失败 if (fd == -1) { printf("[open-error]n"); return 0; } else { printf("[open-success]n"); } // 调用驱动程序的写操作接口函数 if (write(fd, buff_write, 5) == -1) { printf("[write-error]n"); return 0; } // 写入成功 else { printf("[write-success] %sn", buff_write); } // 调用驱动程序的写操作接口函数 if (ioctl(fd, cmd) == -1) { printf("[ioctl-error]n"); return 0; } else { printf("[ioctl-success]n"); } // 调用驱动程序的读操作接口函数 if (read(fd, buff_read, 5) == -1) { printf("[read-error]n"); return 0; } // 读取成功 else { buff_read[5] = ''; printf("[read-success] %sn", buff_read); } // 设备关闭 close(fd); printf("[close-success]n"); return 0; } 5.野指针问题这个属于个人书写代码的规范不好，如果kfree(myDataPrt)后没有将myDataPrt=NULL;就会再次打开后判读此条件失败，从而count是乱值。五、心得体会与建议感觉还是遇到了不少的难处，并没有看着那么简单 1.隐式声明函数‘copy_from_user’ 2.总结copy_from_user()和copy_to_user() 编译内核函数copy_from_user()和copy_to_user() 3.xffffffe7xffffffa4xffffffba问题 Linux驱动开发：xffffffe7xffffffa4xffffffba问题 4.调整代码结构（1）问题驱动程序 // buffer数组的最大长度 #define RWBUF_MAX_SIZE 1024 // 设备中存储信息的全局结构体指针 typedef struct Data { // 用于打开和释放的验证，0表示未使用，1表示已使用 int count; // 表示字符串 char buffer[RWBUF_MAX_SIZE]; } Data, DataPtr; DataPtr myDataPtr = NULL; // 设备的关闭：返回-1表示错误；返回0表示成功 int rwbuf_release(struct inode inode, struct file file) { // 当未打开时,报错 if (myDataPtr == NULL) { printk("[rwbuf_release-error]n"); return -1; } // 当没用用户使用时,释放 if (myDataPtr->count == 0) { kfree(myDataPtr); printk("[rwbuf_release-free-success]myDataPtr->count = %d.n", myDataPtr->count); return 0; } // 当有用户使用时,则自减 else { myDataPtr->count -= 1; printk("[rwbuf_release-countdown]myDataPtr->count = %d.n", myDataPtr->count); return 0; } } 用户测试程序 // 设备关闭close(fd);printf("[close-success]n");close(fd);printf("[close-release-success]n"); 可以看到没出现对应printk("[rwbuf_release-free-success]myDataPtr->count = %d.n", myDataPtr->count);的结果，即没有释放成功。（2）解决既然close(fd)只能生效一次，那么移动到里面就行了。 // 设备的关闭：返回-1表示错误；返回0表示成功 int rwbuf_release(struct inode inode, struct file *file) { // 当未打开时,报错 if (myDataPtr == NULL) { printk("[rwbuf_release-error]n"); return -1; } // 当有用户使用时,则自减 else { myDataPtr->count -= 1; printk("[rwbuf_release-countdown]myDataPtr->count = %d.n", myDataPtr->count); // 当没用用户使用时,释放 if (myDataPtr->count == 0) { kfree(myDataPtr); printk("[rwbuf_release-free-success]n"); return 0; } return 0; } }

2021-12-23 14:49:11 评论举报欧建杭