实验三 增加新的设备驱动程序

实验三增加新的设备驱动程序实验三增加新的设备驱动程序预备知识Linux设备分类Linux设备文件Linux设备驱动实验指导设备驱动函数模块方式动态加载编译时静态加载实验目的、内容1.1Linux设备分类字符设备通过位于/dev目录的文件系统结点来存取映射为chrdevs向量表中的device_struct条目大部分字符设备是数据通道，只能顺序存取直接对设备进行读写操作块设备通过/dev目录的文件系统结点存取，分为SCSI类和IDE类填充blk_dev向量表中的blk_dev_struct数据结构利用系统内存作为缓冲区在设备与内存间传送数据网络设备类似于一个已挂载的块设备基于BSDUnix的Socket机制1.2Linux设备文件把物理设备看成文件，将各种设备硬件的物理特性的细节屏蔽起来，实现用户程序与设备的无关性三类设备文件：字符设备文件(c)、块设备文件(b)、网络设备文件(s)设备文件命名规则第一部分：主设备号，2-3个字符，表示设备的种类(驱动)第二部分：次设备号，字母或数字，用于区分同种设备中的单个设备通过proc文件系统访问相应的驱动程序1.3Linux驱动程序驱动程序加载方式常见的驱动程序作为内核模块动态加载（如声卡、网卡等）最基础的驱动程序编译在内核文件中（如CPU、PCI总线、VFS等）驱动加载时的模块命令模块加入：insmodmodulename.ko查看模块：lsmod删除模块：rmmodmodulename实验三增加新的设备驱动程序预备知识Linux设备分类Linux设备文件Linux设备驱动实验指导设备驱动函数模块方式动态加载编译时静态加载实验目的、内容2.1添加设备驱动程序注册设备：向系统登记设备及驱动程序的入口点intregister_chrdev(unsignedintmajor,constchar*name,structfile_operations*fops);//向系统的字符设备表登记一个字符设备//major：希望获得的设备号，为0时系统选择一个没有被占用的设备号返回。//name：设备名//fops：登记驱动程序实际执行操作的函数的指针//登记成功，返回设备的主设备号，否则，返回一个负值intregister_blkdev(unsignedintmajor,constchar*name,structfile_operations*fops);//向系统的块设备表登记一个块设备添加设备驱动程序（续）设备卸载intunregister_chrdev(unsignedintmajor,constchar*name);//卸载字符设备//major：要卸载设备的主设备号//name：设备名intunregister_blkdev(unsignedintmajor,constchar*name);//卸载块设备添加设备驱动程序（续）Linux系统采用一组固定的入口点来实现驱动设备的功能。open入口点:打开设备。对将要进行的I/O操作做好必要的准备工作，如清除缓冲区等close入口点:关闭一个设备read入口点:从设备上读数据write入口点:往设备上写数据ioctl入口点:执行读、写之外的操作select入口点:检查设备，看数据是否可读或设备是否可用于写数据添加设备驱动程序内核模块(LKM,LoadableKernelModules)Linux核心是一种monolithic类型的内核，即单一的大核心linux内核是一个整体结构，因此向内核添加或者删除某些功能，都十分困难。为了解决这个问题，引入了模块机制，从而可以动态的在内核中添加或删除模块添加设备驱动程序(续）模块的实现机制模块初始化(注册)intinit_module(){}；模块卸载(注销)intcleanup_module(){}；操作unsignedlongsys_create_module(char*name,unsignedlongsize);//重新分配内存intsys_delete_module(char*name);//卸载intsys_query_module(constchar*name,intwhich,void*buf,size_tbufsize,size_t*ret);//查询2.2模块方式动态加载内核模块(LKM,LoadableKernelModules)linux内核是整体结构，向内核添加或删除某些功能十分困难引入模块机制在内核中动态添加或删除模块将模块从内核中独立出来，根据需要随时装入和卸载，使内核大小和通信量达到最小内核模块动态加载用insmod命令将模块手工插入到内核通过kerneld内核守护进程自动装入所需模块2.2动态加载—操作命令lsmod：列出已经被内核调入的模块insmod：将某个module插入到内核中(加载指定的库)modprob：将某个module加载到内核中(加载之前分析库之间的依赖关系)rmmod：将某个module从内核中卸载depmod：生成依赖文件，告诉将来的insmod从哪儿调入模块kerneld：自动将模块调入内核和把模块从内核中卸载2.2动态加载—实现机制init_modules()：启动时内核模块的初始化，求出内核符号表中符号的个数sys_create_module()：创建一个新模块，即为新模块分配空间，也是系统调用create_module()在内核的实现函数sys_init_module()：系统调用init_module()在内核的实现函数sys_delete_module()：系统调用delete_module()在内核的实现函数query_module()：查询模块名request_module()：主动装入内核模块实验三增加新的设备驱动程序预备知识Linux设备分类Linux设备文件Linux设备驱动实验指导设备驱动函数模块方式动态加载实验目的、内容3.1实验目的了解Linux下设备驱动程序的原理学习Linux2.6内核下设备驱动程序编写方法掌握用模块方式设计和加载驱动程序的方法3.2实验内容增加设备驱动程序增加一个新的字符设备驱动程序以动态方式加载设备驱动程序采用动态模块加载方式加载已完成的字符设备驱动程序，并编写应用程序进行测试添加设备驱动程序（续）添加设备驱动程序的方法1.编写设备驱动程序mydev.c2.设备驱动模块的编译3.加载设备驱动模块:insmodmydev.ko若加载成功，在文件/proc/devices中能看到新增加的设备，包括设备名mydev和主设备号。4.生成设备文件：mknod/dev/testc2540其中，test为设备文件名，254为主设备号，0为从设备号，c表示字符设备添加设备驱动程序（续）Linux系统采用一组固定的入口点来实现驱动设备的功能。open入口点:打开设备准备I/O操作。open子程序必须对将要进行的I/O操作做好必要的准备工作，如清除缓冲区等。close入口点:关闭一个设备。当最后一次使用设备终结后，调用close子程序。read入口点:从设备上读数据。write入口点:往设备上写数据。ioctl入口点:执行读、写之外的操作。select入口点:检查设备，看数据是否可读或设备是否可用于写数据。如果设备驱动程序没有提供上述入口点中的某一个，系统会用缺省的子程序来代替。对于不同的系统，也还有一些其它的入口点。添加设备驱动程序（续）入口点采用如下数据结构实现：int(*flush)(structfile*);int(*release)(structinode*,structfile*);int(*fsync)(structfile*,structdentry*,intdatasync);int(*fasync)(int,structfile*,int);int(*lock)(structfile*,int,structfile_lock*);ssize_t(*readv)(structfile*,conststructiovec*,unsignedlong,loff_t*);ssize_t(*writev)(structfile*,conststructiovec*,unsignedlong,loff_t*);ssize_t(*sendpage)(structfile*,structpage*,int,size_t,loff_t*,int);unsignedlong(*get_unmapped_area)(structfile*,unsignedlong,unsignedlong,unsignedlong,unsignedlong);}＃include/usr/src/linux/include/linux/fs.hstructfile_operations{structmodule*owner;loff_t(*llseek)(structfile*,loff_t,int);ssize_t(*read)(structfile*,char*,size_t,loff_t*);ssize_t(*write)(structfile*,constchar*,size_t,loff_t*);int(*readdir)(structfile*,void*,filldir_t);unsignedint(*poll)(structfile*,structpoll_table_struct*);int(*ioctl)(structinode*,structfile*,unsignedint,unsignedlong);int(*mmap)(structfile*,structvm_area_struct*);int(*open)(structinode*,structfile*);编写应用程序，测试驱动程序添加设备驱动程序（续）if(testdev==-1){printf(Cann'topenfile\n);exit(0);}read(testdev,buf,10);for(i=0;i10;i++)printf(%d\n,buf[i]);close(testdev);}#includestdio.h#includesys/types.h#includesys/stat.h#includefcntl.hintmain(){inttestdev;inti;charbuf[10];testdev=open(/dev/test,O_RDWR);补充说明printk();unsignedlongcopy_to_user(void__user*to,constvoid*from,unsignedlongn)unsignedlongcopy_from__user(void*to,constvoid_user*from,unsignedlongn)