2.制作第一个驱动程序

Posted 2020-10-06 NQian

先讲解驱动框架,然后写出first_drv驱动程序,来打印一些信息

写出first_drv驱动程序需要以下几步：

(1)写出驱动程序first_drv_open first_drv_write

(2)需要定义file_operations结构体来封装驱动函数first_drv_open first_drv_write

对于字符设备来说,常用file_operations以下几个成员:

(3)  模块加载函数,通过函数 register_chrdev(major, “first_drv”, &first_drv_fops) 来

注册字符设备

(4)写驱动的first_drv_init 入口函数来调用这个register_chrdev()注册函数，

(5)通过module_init()来修饰入口函数,使内核知道有这个函数

(6)写驱动的first_drv_exit出口函数，调用这个unregister_chrdev()函数卸载,

(7) 通过module_exit()来修饰出口函数

(8) 模块许可证声明, 最常见的是以MODULE_LICENSE( "GPL v2" )来声明

1.首先创建first_drv.c文件

代码如下:

#include <linux/module.h>

#include <linux/kernel.h>

#include <linux/fs.h>

#include <linux/init.h>

#include <linux/delay.h>

#include <asm/irq.h>

#include <asm/arch/regs-gpio.h>

#include <asm/hardware.h>

#include <asm/uaccess.h>

#include <asm/io.h>

 
/*1写出驱动程序first_drv_open first_drv_write */

/*  inode结构表示具体的文件，file结构体用来追踪文件在运行时的状态信息。*/

static int first_drv_open(struct inode *inode, struct file  *file)
{
   printk(“first_drv_open\\n”);      //打印，在内核中打印只能用printk()
   return 0;
}

/*参数filp为目标文件结构体指针，buffer为要写入文件的信息缓冲区，count为要写入信息的长度，ppos为当前的偏移位置，这个值通常是用来判断写文件是否越界*/

static ssize_t first_drv_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t * ppos)
{
  printk(“first_drv_write\\n”);      //打印，在内核中打印只能用printk()
   return 0;
}

 
/*2定义file_operations结构体来封装驱动函数first_drv_open first_drv_write */

 static struct file_operations first_drv_fops = {
    .owner  =   THIS_MODULE,     //被使用时阻止模块被卸载
    .open   =   first_drv_open,      
    .write   =   first_drv_write,   
  };

 

/*4写first_drv_init入口函数来调用这个register_chrdev()注册函数*/
int first_drv_init(void)
{
   /*3 register_chrdev注册字符设备,并设置major=111*/
  /*如果设置major为0，表示由内核动态分配主设备号，函数的返回值是主设备号*/
register_chrdev (111, “first_drv”, &first_drv_fops); //111:主设备号,”first_drv”:设备名
/*
register_chrdev作用:在VFS虚拟文件系统中找到字符设备，然后通过主设备号找到内核数组里对应的位置,最后将设备名字和fops结构体填进去
*/
   return 0;
}

/*5 module_init修饰入口函数*/
module_init(first_drv_init);

 
/*6 写first_drv_exit出口函数*/
void first_drv_exit(void)
{
unregister_chrdev (111, “first_drv”);  //卸载驱动,只需要主设备号和设备名就行 
}

/*7 module_exit修饰出口函数*/
module_exit(first_drv_exit);

/*8许可证声明, 描述内核模块的许可权限，如果不声明LICENSE，模块被加载时，将收到内核被污染 （kernel tainted）的警告。*/
MODULE_LICENSE( "GPL v2" );

2然后写Makefile编译脚本:

KERN_DIR = /work/system/linux-2.6.22.6   //依赖的内核目录,前提内核是编译好的
 

all:                                
       make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules   
// M=`pwd`:指定当前目录
//make -C $(KERN_DIR) 表示将进入(KERN_DIR)目录,执行该目录下的Makefile
//等价于在linux-2.6.22.6目录下执行: make M=(当前目录) modules
// modules:要编译的目标文件
　　
clean:
       make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean
       rm -rf modules.order


obj-m      += frist_drv.o     //obj-m:内核模块文件，指将myleds.o编译成myleds.ko

3. make,编译生成frist_drv.ko文件

 

4.然后开发板通过nfs网络文件系统来加载frist_drv.ko

加载之前首先通过 cat /proc/devices来查看字符主设备号111是否被占用

 

然后通过 insmod first_drv.ko来挂载, 通过 cat /proc/devices就能看到first_drv已挂载好

 

5.通过测试程序测试frist_drv模块

测试程序first_driver_text.c代码如下

#include <sys/types.h>    //调用sys目录下types.h文件
#include <sys/stat.h>      //stat.h获取文件属性
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>

/*输入”./first_driver_text”,     agc就等于1, argv[0]= first_driver_text  */
/*输入”./first_driver_text on”,   agc就等于2, argv[0]= first_driver_text,argv[1]=on;  */

int main(int argc,char **argv) 
{
int fd1, fd2;
int val=1;
fd1 = open("/dev/xxx",O_RDWR);  //打开/dev/xxx设备节点
if(fd1<0)                   //无法打开,返回-1
  printf("can\'t open%d!\\n", fd1);
else
   printf("can open%d!\\n", fd1);    //打开，返回文件描述符

write(fd1, &val, 4);          　　  //写入数据1
return 0;
}

6.然后arm-linux-gcc -o first_driver_text first_driver_text.c生成执行文件

回到板子串口上使用./first_driver_text来运行,发现如果open()打不开,会返回-1

 

是因为我们没有创建dev/xxx这个设备节点,然后我们来创建,使它等于刚刚挂载好的first_drv模块

mknod -m 660 /dev/xxx c 111 0            // first_drv模块的主设备号=111

./first_driver_text

 

结果如上图,发现测试程序里的open()函数调用了驱动中的first_drv_open()

write()函数调用了驱动中的first_drv_write(),

其中open()函数返回值为3,是因为描述符0,1,2都已经被控制台占用了,所以从3开始

7.改进底层驱动,使用动态装载:

除了静态装载驱动外，还可以动态装载，让系统自动为我们驱动设备自动分配设备号

7.1 修改first_drv_init入口函数和first_drv_exit 出口函数:

代码如下:

int major;              //定义一个全局变量，用来保存主设备号
int first_drv_init(void)
{
 /*设置major为0，由内核动态分配主设备号，函数的返回值是主设备号*/
  major =register_chrdev (0, “first_drv”, &first_drv_fops);  
  return 0;

}

void first_drv_exit(void)
{
unregister_chrdev (major, “first_drv”);  //卸载驱动, 将major填入即可
}

 

如下图,通过动态分配得出它的主设备号是252,然后重创252的测试程序

 

rm dev/xxx

mknod -m 660 /dev/xxx c 252 0

./first_driver_text

 

7.2 每次都要手工创建设备节点，大家肯定也会觉得这样做太麻烦了。

可以使用自动创建设备节点，Linux有udev、mdev的机制，而我们的ARM开发板上移植的busybox有mdev机制，然后mdev机制会通过class类来找到相应类的驱动设备来自动创建设备节点 (前提需要有mdev)

在哪里设置了mdev机制？

在制作根文件系统之使用里有介绍

7.3 接下来使用insmod自动创建设备节点, rmmod自动注销设备节点

(1)首先创建一个class设备类，class是一个设备的高级视图，它抽象出低级的实现细节，然后在class类下，创建一个class_device，即类下面创建类的设备:(在C语言中class就是个结构体)

static struct class *firstdrv_class;               //创建一个class类
static struct class_device   *firstdrv_class_devs; //创建类的设备

 

(2)在first_drv_init入口函数中添加:

firstdrv_class= class_create(THIS_MODULE,"firstdrv");  

//创建类,它会在sys/class目录下创建firstdrv_class这个类
 

firstdrv_class_devs=class_device_create(firstdrv_class,NULL,MKDEV(major,0),NULL,"xyz");

//创建类设备,会在sys/class/firstdrv_class类下创建xyz设备,然后mdev通过这个自动创建/dev/xyz这个设备节点,            

 

(3)在first_drv_exit出口函数中添加:

 

 class_device_unregister(firstdrv_class_devs);      //注销类设备,与class_device_create对应
  class_destroy(firstdrv_class);                    //注销类,与class_create对应

 

 

 重新编译insmod后,会发现在/dev下自动的创建了xyz设备节点

 

其中在sys/class里有各种类的设备, 比如sys/class/fristdev下就有xyz

 

然后mdv通过insmod xxx 就去class找到相应类的驱动设备来自动创建设备节点

为什么内容一更改,mdv就能自动运行创建设备节点呢?

是因为以前创建根文件系统时候，

在etc/init.d/rcS里添加了这么一段:

echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug             //支持热拔插

然后kernel每当设备出现变动时，调用/sbin/mdev来处理对应的信息，使mdev应用程序操作/dev目录下的设备，进行添加或删除

(4).再修改测试程序里open函数,将/dev/xxx改为/dev/xyz,这样就测试模块，就不需要再mknod了.

 驱动程序first_drv_open first_drv_write中只是打印数据,接下来下一节便开始来点亮LED.