北京电子科技学院（BESTI）实验报告4

课程：信息安全系统设计基础

班级：1452、1453

姓名：（按贡献大小排名）周恩德、郑凯杰

学号：（按贡献大小排名）20145217 、201453

指导教师：娄嘉鹏

实验日期：2016.11.24

实验时间：10:00—12:00

仪器组次：

必修/选修：必修

实验序号：3

实验名称：实时系统的移植

一、实验目的与要求：

1.掌握实时系统应用和驱动程序的编写

2.选择某个接口电路

实验仪器：

pc Xp系统

虚拟Linux环境 Redhat 9.0

Arm开发板 UP-NETARM2410-CL

二、实验内容

1.阅读和理解源代码

(1)功能

demo_read,demo_write 函数完成驱动的读写接口功能，do_write 函数实现将用户写入的数据逆序排列，通过读取函数读取转换后的数据。这里只是演示接口的实现过程和内核驱动对用户的数据的处理。

(2)源代码框架

#define DEVICE_NAME  "demo"

static ssize_t demo_write(struct file *filp,const char * buffer, size_t count)

{

    char drv_buf[];

    copy_from_user(drv_buf , buffer, count);

    …

}

static ssize_t demo_read(struct file *filp,char *buffer,size_t count,loff_t *ppos)

{

char drv_buf[];

copy_to_user(buffer, drv_buf,count);

….

}

static int demo_ioctl(struct inode *inode, struct file *file,unsigned int cmd, unsigned long arg)

{

}

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

{

}

static int demo_release(struct inode *inode, struct file *filp)

{

    MOD_DEC_USE_COUNT;

    DPRINTK("device release\n");

    return 0;

}

static struct file_operations demo_fops = {

    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)

{

    int result;

    #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

    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);

（3）注释

- 将驱动映射为标准接口

static struct file_operations demo_fops = {…}完成了将驱动函数映射为标准接口。

- 驱动向内核注册

devfs_registe（）和 register_chrdev（）函数完成将驱动向内核注册。

- Open方法

Open 方法提供给驱动程序初始化设备的能力，从而为以后的设备操作做好准备，此外open操作一般还会递增使用计数，用以防止文件关闭前模块被卸载出内核。

递增使用计数
检查特定设备错误。
如果设备是首次打开，则对其进行初始化。
识别次设备号，如有必要修改 f_op 指针。
分配并填写 filp->private_data 中的数据。

- Release 方法

与 open 方法相反，release 方法应完成如下功能：

释放由 open 分配的 filp->private_data 中的所有内容
在最后一次关闭操作时关闭设备
使用计数减一

2.编译驱动模块及测试程序

上面介绍了在 Makefile 中有两种编译方法，可以在本机上使用 gcc 也可以使用交叉编译器进行编译，这里我们只介绍用交叉编译器进行编译的结果。

注意：如果编译的时候出现问题，可能是在/usr/src 下没有建立一个 linux 连接，可以使用下面的命令：

[root@zxt 01_demo]# cd /usr/src/

[root@zxt src]# ln –sf   linux-2.4.20-8  linux

[root@zxt src]# ls

debug  linux  linux-2.4  linux-2.4.20-8  redha

附：

ln指令的用法是连接，使用格式是ln [options] source dist，这里我们用到的sf参数的含义是：

-f：链接时先将与dist同档名的档案删除

-s：进行软链接。（软链接，又称符号链接，这个文件包含了另一个文件的路径名，特点是可以链接不同文件系统的文件，甚至可以链接不存在的文件。）

3.测试驱动程序

(1)建立设备节点

如果使用 gcc 编译的话，需要通过下面的命令来建立设备节点，如果使用交叉编译器的话，不需要建立设备节点。

#mknod /dev/demo c 254 0

(2)插入驱动模块demo.o

可以用 lsmod 命令来查看模块是否已经被插入，在不使用该模块的时候还可以用 rmmod 命令来将模块卸载。

[root@zxt 01_demo]# insmod demo.o

Warning: loading demo.o will taint the kernel: no license

See http://www.tux.org/lkml/#export-tainted for information about tainted modules

Module demo loaded, with warnings

(3)使用测试程序进行测试

成功后会出现下面的结果：

如果模块没有成功插入的话，会出现下面的情况：

[root@zxt 01_demo]# ./test_demo

 ####DEMO  device open fail####

(4)测试读过程

在驱动模块成功插入后，会在/dev 下面建立一个叫做 demo 的设备文件，我们也可以使用 cat 命令来直接调用 read 函数，来测试读过程。

[root@zxt demo]# cat /dev/demo/0

device open success!

二、遇到的问题

1.需要修改makefile

makefile中两行宏变量定义用于使用armv4l-unknown-linux-gcc编译器编译驱动：

#KERNELDIR = /arm2410cl/ kernel/linux-2.4.18-2410cl/

#CROSS_COMPILE= armv4l-unknown-linux-

由于makefile文件中KERNEL_PATH设置和真实环境有点不同，修改makefile文件中的路径就好了。

修改后：

KERNELDIR = /usr/src/linux

#KERNELDIR = /arm2410cl/ kernel/linux-2.4.18-2410cl/

INCLUDEDIR = $(KERNELDIR)/include

#CROSS_COMPILE=armv41-unknown-linux-