【驱动】linux驱动程序开发及环境搭建

１.mystery引入

１）设备驱动程序对外提供如下的功能：
       １）设备初始化：对硬件设备进行初始化操作
       ２）数据交换：数据交换包括由内核层向硬件层传送数据、从硬件层读取数据到内核层；
                     应用程序向设备文件传送数据、设备文件向应用程序回送数据
       ３）设备请求与检测：检测各硬件设备的各种参数信息、错误信息
       ４）设备释放：设备使用完后的资源释放
   ２）驱动一般分为字符设备驱动、块设备驱动和网络设备驱动
       １）字符设备驱动：可以按字节操作的方式对设备文件进行存取，一般对应慢速设备，例如串口设备
       ２）块设备驱动：是按数据块的方式对设备文件进行访问，一般对应高速设备，例如DMA
       ３）网络设备驱动：是面向网卡设备，用于处理网络报文的发送与接收
   ３）字符设备与块设备均可以通过访问文件的方式进行操作，二者唯一的不同的是Linux对于它们的数据管理方式的不同。
   ４）应用程序对字符设备的I/O操作，会直接传送到内核驱动层，而块设备的操作，则是需要借助于中间的缓存区，以间接的方式进行数据交换。

 

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２.环境搭建及测试
   １）下载对应版本的内核源码包
   ２）因为现在对内核还不是很熟，加上内核源码比较大，所以我先下一个内核的开发包
   ３）终端：

sudo yum install kernel-devel

４）如图

５）环境搭建好了，问题又来了。。uname -r　的结果和我系统内核版本不一样。。

这里我直接用我系统的内核版本号作测试了，我的系统内核版本是3.6.10-2.fc17.i686

６）第一个版本的Ｍakefile文件如下：

obj-m:=chardev.o
KDIR:=/lib/modules/3.6.10-2.fc17.i686/build
SRCPWD:=$(shell pwd)
all:
    make -C $(KDIR) M=$(SRCPWD) modules
clean:
    rm -rf chardev.o

７）编译结果如图

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３.驱动验证
   １）设备安装
       当安装驱动时，又出现错误了，纠结。。错误：编译使用的内核和当前系统的内核不一样！
   2）反思
      1）这时我才想起，前断时间我更新了下系统，当时把系统内核升级到了3.6，但是无法进入系统，所以我直接把grub项的3.6内核的引导删掉了，现在打开grub查找错误
      2）grub中关于内核3.6开机引导项内容如下：

3）看了这断代码，对升级后新内核无法进入系统的原因就明了了，我在想，为什么升级内核的时候没有制作initrd
      4）于是我退后一步，自己制作initrd，终端下：

mkinitrd initrd-3.6.6 3.6.6

（先切换到linux-3.6.6的上一级目录），由于系统升级内核时已经编译过内核镜像和内核模块了，并且也已经安装过内核模块了
      5）所以我要做的就是将initrd复制到boot目录下，然后再添加新的引导项
      6）在上图 echo 'Loading Fedora (3.6.10-2.fc17.i686)' 的下一行添加自己制作的initrd,代码：initrd/boot/initrd-3.6.10-2.fc17.i686.img
      7）重启电脑，OK，成功引导进行新内核，但是有很多地方不尽人意
         １）电脑需要重装显卡驱动，分辨率太低
         ２）无法联网，需要重装网卡驱动
         ３）无法挂载FAT格式的盘
         ４）无法挂载NTFS格式的盘
      ８）因此，我还是决定用３.３的内核，只是在３.６下作驱动程序测试

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４．驱动测试
   １）如图所示：

２）驱动设备创建好后，编写一个程序验证下

3）效果如图：

4）这里出现OPEN错误和READ错误，但是却又读出了驱动函数的内容，表示驱动还是成功的，由于这个内核开始出现的不尽人意，也没有去调试这个错误的原因

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５．驱动源代码

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/module.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <linux/cdev.h>
static int char_read(struct file *filp,char __user *buffer,size_t,loff_t *);
static int char_open(struct inode *,struct file *);
static int char_write(struct file *filp,const char __user *buffer,size_t ,loff_t*);
static int char_release(struct inode *,struct file *);
static int device_open_count;
static int major;
static const struct file_operations file_ops =
{
    .read = char_read,
    .write = char_write,
    .open = char_open,
    .release = char_release,
};
static int __init char_init(void)
{
    int value;
    major = 0;
    value = register_chrdev(major, "chardev", &file_ops);
    if (value < 0)
    {
        printk("无法注册设备");
        return value;
    }
    if (major == 0)
        major = value;
    return 0;
}
static int char_open(struct inode *inode,struct file *file)
{
    if(device_open_count == 0)
        device_open_count++;
    else
    {
        printk("设备已经被打开\n");
        return -1;
    }
    try_module_get(THIS_MODULE);
    return 0;
}
static int char_release(struct inode *inode,struct file *file)
{
    device_open_count--;
    module_put(THIS_MODULE);
    return 0;
}
static int char_read(struct file *filp,char __user *buffer,size_t length,loff_t *offset)
{
    if(length < 0)
        return -1;
    else if(length > 12)
        length = 12;
    if(copy_to_user(buffer,"Hello Linux!",length))
        return length;
    return -1;
}
static int char_write(struct file *filp,const char __user  *buffer,size_t length,loff_t *offset)
{
    return 0;
}
static void __exit module_close(void)
{
    unregister_chrdev(major, "chardev");
}
module_init(char_init);
module_exit(module_close);

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６．Makefile源代码

obj-m:=chardev.o
KDIR:=/lib/modules/$(shell uname -r)/build
SRCPWD:=$(shell pwd)
all:
    make -C $(KDIR) M=$(SRCPWD) modules
clean:
    rm -rf chardev.o

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７．测试程序源代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
int main(void)
{
    int testdev;
    int i,rf=0;
    char buf[15];
    memset(buf, 0, sizeof(buf));
    testdev = open("/dev/chardev",O_RDWR);
    if ( testdev == -1 )
    {
        perror("open\n");
        exit(0);
    }
    rf=read(testdev,buf,11);
    if(rf<0)
        perror("read error\n");
    printf("R:%s\n",buf);
    close(testdev);
    return 0;
}

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