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1、Linux 下第一个驱动程序因为在 Ubuntu 环境下写的文章和做的实验，没有安装linux 下比较好用的截图工具，所以没有附带太多截屏，还望海涵，不过该描述的都到位了，希望对你有用。曾经还一直处于应用程序开发的我，以为驱动开发者是那么的厉害，以为只有牛人才能走到这一步，随着知识的积累，发现并非如此，驱动开发并不像想象中那么特别，俗话说术业有专攻，开发者只是使用的工具不同，且从事的领域不同，产品不同罢了。只要能作出好的产品，你就是一个 ” 牛人 ” 。从这里开始进行系统化的驱动学习，主线是Linux 设备驱动开发详解，之前大致看过这本书，起初感觉有些晦涩，但看了两本内核的书籍以后，重新回来读
2、起来就比较顺流了，一口气读了好几章 (主要是前几章是知识介绍性文章)。所以这里顺便推荐两本内核的书籍：Linux 内核设计与实现，我看的是第二版，写的非常棒，简单易懂，要在介绍内核原理与实现机制，广度到了，深度不够，所以最好还得配合下边这本书一块儿看。Understanding Linux kernel 深入理解 linux 内核，这本书的第三版是基于2.6内核的， 06 年出版。我看的是英文原版的，所以看得速度比较满，不过正好和Linux 设备驱动开发详解对接上了，刚看过Understanding Linux kernel中的同步异步，应该是第五章那里，然后 Linux 设备驱动开发详解就在
3、第七章也讲到了，这样，可能那么多机制：锁，读写锁，顺序锁，信号量，读写信号量一下出来这么多东西的话有些接受不了，但如果你之前看了 Linux 内核设计与实现后，最起码不会感觉恐慌，其实学习新的知识就是这样，一回生两回熟，再难理解的东西，功夫到了，也就理解了。好的，开始第一个驱动程序的学习，实例来自Linux 设备驱动开发详解，这里是创建了一个虚拟的字符设备globalmem，也就是一片内核空间的内存区域，来实现内核空间和用户空间的信息传递。 (确实，我举不出来比这更好的例子来作第一个例子了，不过请相信，哪怕就是这个例子也是我一个字母一个字母敲出来的，并未直接取材自隋书的源码，主要是看我的注释，
4、和我遇到的问题以及解决它的全过程，成功者找方法，失败者找借口！呵呵) 不废话，上代码，别心急，看注释。下边是驱动的源码，附上了详尽的注释：globalmem.c * #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #define GLOBALMEM_SIZE 0 x1000 /*4k 的空间 */ #define MEM_CLEAR 0 x1 /*清空全局内存 */ #define GLOBALMEM_MAJOR 250 /* 预设的主设备号*/ static i
5、nt globalmem_major = GLOBALMEM_MAJOR; /*用面向对象思想对cdev重新封装，以便于方便我们的操作*/ struct globalmem_dev 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 8 页 - - - - - - - - - struct cdev cdev; unsigned char memGLOBALMEM_SIZE; ; struct globalmem_dev *globalmem_devp; /*声明一个全局的设
6、备结构体*/ /*用来注册到file_operations 结构中 open */ int globalmem_open(struct inode *inode,struct file *filp) filp-private_data = globalmem_devp; /* 当有多个同类设备时，用私有变量访问很有必要也很方便*/ return 0; /*用来注册到file_operations 结构中 release */ int globalmem_release(struct inode *inode,struct file *filp) return 0; /*用来注册到file_op
7、erations 结构中 ioctl */ static int globalmem_ioctl(struct inode *inodep,struct file *filp,unsigned int cmd,unsigned long arg) struct globalmem_dev *dev = filp-private_data; /*从私有数据获取设备结构体指针*/ switch (cmd) case MEM_CLEAR: memset(dev-mem,0,GLOBALMEM_SIZE); printk(KERN_INFOglobalmem is set to zeron); bre
8、ak; default: return -EINV AL; return 0; /*用来注册到file_operations 结构中 read */ static ssize_t globalmem_read(struct file *filp,char _user *buf,size_t size,loff_t *ppos) unsigned long p = *ppos; /*获取到当前全局内存的*/ unsigned int count = size; /*获取到要读取数据的大小*/ int ret = 0; /*用来记录返回值 */ struct globalmem_dev *dev
9、= filp-private_data; /*从私有变量获取到设备结构体指针*/ /*分析和获取有效的读长度，就是看给的要读取的长度是否合法*/ if(p=GLOBALMEM_SIZE) return 0; if(countGLOBALMEM_SIZE-p) /*如果要读取的量比剩余的还多，只给它可读到的量*/ count=GLOBALMEM_SIZE-p; /*一切就绪后就开始往用户空间读了，这里的读指的是用户空间的读，就是说从内核拷贝到用户空间，* 因为内核是万能的有着所有的权限，主动权在于它,并不是说用户想读就可以读的，因为该空间是在内核状态下分配出来的*/ if(copy_to_use
10、r(buf,(void*)(dev-mem+p),count) /*从 mem的偏移量p 处拷贝 count 个数据到 buf 所指区 */ ret = -EFAULT; /* 拷贝失败，返回 -EFAULT*/ else /* 拷贝成功，返回重新拷贝的数据量并重新计算的偏移量*/ *ppos+=count; ret = count; printk(KERN_INFO read %u bytes(s) from %lun,count,p); return ret; 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 -
11、 - - - - - - 第 2 页，共 8 页 - - - - - - - - - /*用来注册到file_operations 结构中 write */ static ssize_t globalmem_write(struct file *filp,char _user *buf,size_t size,loff_t *ppos) unsigned long p = *ppos; /*获取到当前全局内存的*/ unsigned int count = size; /*获取到要读取数据的大小*/ int ret = 0; /*用来记录返回值 */ struct globalmem_dev
12、*dev = filp-private_data; /*从私有变量获取到设备结构体指针*/ /*分析和获取有效的写长度，就是看给的要写的长度是否合法*/ if(p=GLOBALMEM_SIZE) return 0; if(countGLOBALMEM_SIZE-p) /*如果要读取的量比剩余的还多，只给它可读到的量*/ count=GLOBALMEM_SIZE-p; /*一切就绪后就开始往共享空间里写了，这里的写指的就是说从用户空间拷贝到内核，* 因为内核是万能的有着所有的权限，主动权在于它,并不是说用户想写就可以写的，因为该空间是在内核状态下分配出来的*/ if(copy_from_user
13、(dev-mem+p,buf,count) /*往 mem 的偏移量 p 处拷贝 count 个数据 (从 buf 所指区 )*/ ret = -EFAULT; /* 拷贝失败，返回 -EFAULT*/ else /* 拷贝成功，返回重新拷贝的数据量并重新计算的偏移量*/ *ppos+=count; ret = count; printk(KERN_INFO read %u bytes(s) from %lun,count,p); return ret; /*seek 文件定位函数 */ static loff_t globalmem_llseek(struct file *filp,loff
14、_t offset,int orig) loff_t ret = 0; switch (orig) case 0: /*相对于文件开始位置*/ if(offsetGLOBALMEM_SIZE) ret = -EINVAL; break; filp-f_pos=(unsigned int)offset; ret=filp-f_pos; break; case 1: /*相对于文件当前位置*/ if(filp-f_pos+offset)GLOBALMEM_SIZE) ret = -EINVAL; break; if(filp-f_pos+offset)f_pos+=offset; ret=filp
15、-f_pos; break; default: ret = -EINVAL; break; return ret; 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 8 页 - - - - - - - - - /*文件操作结构体*/ static const struct file_operations globalmem_fops= .owner = THIS_MODULE, .llseek = globalmem_llseek, .read = globalmem_re
16、ad, .write = globalmem_write, .ioctl = globalmem_ioctl, .open = globalmem_open, .release = globalmem_release, ; /*对设备进行初始化的函数*/ static void globalmem_setup_cdev(struct globalmem_dev *dev,int index) int err,devno = MKDEV(globalmem_major,index); /*MKDEV宏来生成设备号主设备号占12 位，从设备号占20 位*/ cdev_init(&dev-cdev,
17、&globalmem_fops); dev-cdev.owner = THIS_MODULE; err = cdev_add(&dev-cdev,devno,1); if(err) printk(KERN_NOTICE ERROR %d adding globalmem %d,err,index); /*模块相关函数 */ /*为了便于开发和派错，建议上来先定义这些模块相关的初始化和卸载函数，你完全可以* 只做一个空的函数实现，意在每写一个功能函数就编译(make)一次，这样会很有利于开发的*/ /*驱动加载函数 */ int globalmem_init(void) int result;
18、dev_t devno =MKDEV(globalmem_major,0); /*申请设备号 */ if(globalmem_major) result = register_chrdev_region(devno,1,globalmem); else /* 动态申请 */ result = alloc_chrdev_region(&devno,0,1,globalmem); globalmem_major = MAJOR(devno); if(resultcdev); /*注销掉设备 */ kfree(globalmem_devp); /* 释放掉分配的内存，好借好还再借不难*/ unreg
19、ister_chrdev_region(MKDEV(globalmem_major,0),1); /*释放设备号 */ MODULE_AUTHOR(Jun ); MODULE_LICENSE(DUAL BSD/GPL); module_init(globalmem_init); module_exit(globalmem_exit); Makefile 的写法和前面一篇文章的helloworld 的模块的 Makefile 写法一致，换个模块的名字而已，这里是：obj-m += globalmem.o # XXX.o 对应于你的XXX.c 同时也是你的模块名称all: make -C /usr
20、/src/linux-headers-2.6.32-27-generic M=$(shell pwd) modules # 这里通过 uname -r 命令获取系统信息，同时拼装出内核源码树的路径；# pwd 获取当前文件夹，这就要求着在你进行make的时候要在源码目录下。clean: make -C /usr/src/linux-headers-2.6.32-27-generic M=$(shell pwd) clean # 原理同上准备好后开始进行编译，就是make一下就 OK ；make时又遇到了这样的问题：make: Nothing to be done for all. Make c
21、learn 时也会出现：make: Nothing to be done for clearn. 网上说的都是一编译好了，只是没有修改源文件，所以没有进行再编译(我知道这也是 make存在的理由，它的一方面功能就是这样的，避免重复编译未修改的文件)，但显示是它确实不存在这个问题，我小纠结了一下，并且也没有其他任何编译时的报错提示。为了做测试，我又试着编译之前的helloworld 的模块，终于报错了，哈哈哈。问题在于，make中的make -C /usr/src/linux-headers-$(shell uname -r) M=$(shell pwd) modules ，该命令是动态的通过
22、shell命令的 uname来获取当前内核源码路径，并进行连接编译驱动的。而我下载并构建的内核是： 2.6.32-30-generic，而此时系统装载的是 (也就是 uname r 命令得到的内核版本)：2.6.30-27-generic , 而该版本的内核源码树我已经手动删除，所以我的源码路径和通过uname -r组装出来的是不一致的，所以我把Makefile 中的命令手动修改成了：make -C /usr/src/linux-headers- 2.6.32-30-generic M=$(shell pwd) modules ，直接指定路径(这样的可维护性下降了，不过我们的工程太小，可以忽略
23、这个问题)。OK ，try again，make 通过了，目录下编译出来了那群你梦寐以求想看到的文件们，他们这时显得是如此的可爱。这里还要说的是，模块只是一种把自己的代码动态加载到内核的手段，这也就说明了为什么我的驱动模块的Makefile文件为何和helloworld模块的Makefile文件是一模一样的(确实，模块的名字是不一样的，你知道我是什么意思)，所以对于驱动来说，模块就是一条小船，它把代码运载到了kernel所在的海域，作为一个载体把驱动的代码带到了内核空间，从而使得你在用户空间调用某些系统操作时，OS可以找到对应的代码来完成你的请求。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 -
24、- - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 8 页 - - - - - - - - - 好的，编译好了，就该装载并测试了。$ insmod globalmem.ko #“ Ubuntu下必要时记着加sudo，因为我已经开启了ubuntu的su”呵呵，又来错误了。看来又要成长了，要善待你碰到的没一个失败，毕竟她是成功他妈。装载时报错了：insmod: error inserting globalmem.ko: -1 Invalid module format 还是因为我系统现装载的内核和对模块进行编译的内核版本不一
25、致造成的，所以，我得把在构建的内核源码树中版本较新的内核安装到系统中去才行。这里安装新内核的方法，可以借鉴这篇博文 (哈哈，我越来越爱西邮的学生了，如果你想考研或者招聘，西邮出来的做linux的都是非常棒的。额，作广告了，呵呵)：http:/ our module ，try again。$ insmod globalmem.ko well done，weve already make it.好的，接下来在用户空间测试一下。驱动是针对设备而言的(虽然这里的设备并非是实实在在的，只是一片内存)，而linux下的设备又都是抽象成文件来看待的(毕竟unix最早是从一个文件系统演变过来的，也就是这一壮举
26、，使得驱动的开发容易多了，统一的抽象带来了非常大的方便)。所以我们要把这个设备文件创建出来。$ mknod /dev/globalmem c 250 0 #创建一个主设备号为250次设备号是0的字符设备文件globalmem到dev下。然后就可以开始测试了：$echo “ Hello jun” /dev/globalmem #写“hello jun”到设备提示：bash: /dev/globalmem: Permission denied 权限不够， ls -l 发现：crw-r-r- 1 root root 250, 0 Oct 20 15:47 /dev/globalmem 你要么用 su
27、do 来 echo ，要么把文件权限该一下，这个自由留给你了。呵呵$cat /dev/globalmem #显示设备文件的内容显示如下：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 8 页 - - - - - - - - - rootjun-desktop:/home/jun/driver/ch6# cat /dev/globalmem hello jun 好的，大功告成！后记说明：1、做驱动的话，建议可以在原生的linux环境下，其实也挺方便的。2、推荐一个 c/c+
28、 的 IDE 吧 Code:Blocks ，挺好用的集成开发环境，只是第一次用它就喜欢上了，不过和SCIM输入法稍有冲突，注释的时候要输入中文，如果中文文字删减时，会出现打不上中文的情况，要调成英文状态再调回中文状态才能继续。另外，它带有语句联想功能，当然是只支持用户空间c 函数库德联想，不支持kernel中的函数或结构。个人感觉要比Vi 用着来的有效率些，呵呵3、对于 echo 是“! ”的问题。截屏中可以看到，要输出! 还要进行转义字符转义。4、从文章可以看出，作者我确实够笨，每次记录都会碰见如此多的看似比较弱智的问题，好在找到了解决办法，详尽写实的记录比较符合本人博客的特色。5、编写和编
29、译该驱动的环境并非前边文章介绍的虚拟机环境，是本机硬盘上的Ubuntu10.04，在我机器上有些时日了，忘了内核版本才凸显了上边遇到的很多问题， unlikely(你的开发过程中不会遇到类似的装载内核和编译内核不协调的情况 ); 不过你可能会在其他地方遇到，遇到是千万别说没见过而束手无策。6、提前把第一个驱动实验的记录过程发blog 了，驱动相关的知识还没有内容介名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 8 页 - - - - - - - - - 绍，可能和前边知识不太衔接，得花谢时间尽快补上。不过希望读者和我同步一起不断积累内核体系的相关知识，非常方便理解的。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 8 页 - - - - - - - - -