linux字元裝置驅動程式scull執行個體

這個例子還是比較完整的講述了字元驅動開發的過程，尤其字元驅動程式的設計流程，包括測試在内。

【1.系統環境】

該驅動程式在UBUNTU10.04LTS編譯通過，系統核心為linux-2.6.32-24(可使用uname -r 指令來檢視目前核心的版本号)

由于安裝UBUNTU10.04LTS時，沒有安裝LINUX核心源碼，是以需要在www.kernel.org下載下傳LINUX源碼，下載下傳linux-2.6.32.22.tar.bz2(與系統運作的LINUX核心版本盡量保持一緻)，使用如下指令安裝核心：

1.解壓核心

cd /us/src tar jxvf linux-2.6.32.22.tar.bz2

2.為系統的include建立連結檔案

cd /usr/include rm -rf asm linux scsi ln -s /usr/src/linux-2.6.32.22/include/asm-generic asm ln -s /usr/src/linux-2.6.32.22/include/linux linux ln -s /usr/src/linux-2.6.32.22/include/scsi scsi

LINUX核心源碼安裝完畢

【2.驅動程式代碼】

#include <linux/module.h> #include <linux/types.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/errno.h> #include <linux/mm.h> #include <linux/sched.h> #include <linux/init.h> #include <linux/cdev.h> #include <asm/io.h> #include <asm/system.h> #include <asm/uaccess.h> #include "memdev.h" static mem_major = MEMDEV_MAJOR; module_param(mem_major,int, S_IRUGO); struct mem_dev *mem_devp; struct cdev cdev; int mem_open(struct inode*inode, struct file *filp) {     struct mem_dev *dev;               int num = MINOR(inode->i_rdev);     if (num>= MEMDEV_NR_DEVS)             return -ENODEV;     dev = &mem_devp[num];               filp->private_data= dev;          return 0; } int mem_release(struct inode*inode, struct file *filp) {   return 0; } static ssize_t mem_read(structfile *filp,char __user *buf,size_t size, loff_t*ppos) {   unsigned long p= *ppos;   unsigned intcount = size;   int ret = 0;   struct mem_dev *dev= filp->private_data;      if (p >= MEMDEV_SIZE)     return 0;   if (count> MEMDEV_SIZE - p)     count = MEMDEV_SIZE- p;      if (copy_to_user(buf,(void*)(dev->data+ p),count))   {     ret = - EFAULT;   }   else   {     *ppos +=count;     ret = count;          printk(KERN_INFO "read %d bytes(s) from %d/n", count, p);   }   return ret; } static ssize_t mem_write(structfile *filp,const char __user*buf, size_t size, loff_t *ppos) {   unsigned long p= *ppos;   unsigned intcount = size;   int ret = 0;   struct mem_dev *dev= filp->private_data;         if (p >= MEMDEV_SIZE)     return 0;   if (count> MEMDEV_SIZE - p)     count = MEMDEV_SIZE- p;           if (copy_from_user(dev->data+ p, buf,count))     ret = - EFAULT;   else   {     *ppos +=count;     ret = count;          printk(KERN_INFO "written %d bytes(s) from %d/n", count, p);   }   return ret; } static loff_t mem_llseek(structfile *filp, loff_t offset,int whence) {     loff_t newpos;     switch(whence){       case 0:         newpos = offset;         break;       case 1:         newpos = filp->f_pos+ offset;         break;       case 2:         newpos = MEMDEV_SIZE -1 + offset;         break;       default:         return -EINVAL;     }     if ((newpos<0)|| (newpos>MEMDEV_SIZE))      return -EINVAL;           filp->f_pos= newpos;     return newpos; } static conststruct file_operations mem_fops = {   .owner = THIS_MODULE,   .llseek = mem_llseek,   .read = mem_read,   .write = mem_write,   .open = mem_open,   .release = mem_release, }; static int memdev_init(void) {   int result;   int i;   dev_t devno = MKDEV(mem_major, 0);      if (mem_major)     result = register_chrdev_region(devno, 2,"memdev");   else   {     result = alloc_chrdev_region(&devno, 0, 2,"memdev");     mem_major = MAJOR(devno);   }      if (result< 0)     return result;      cdev_init(&cdev,&mem_fops);   cdev.owner = THIS_MODULE;   cdev.ops =&mem_fops;         cdev_add(&cdev, MKDEV(mem_major, 0), MEMDEV_NR_DEVS);          mem_devp = kmalloc(MEMDEV_NR_DEVS* sizeof(struct mem_dev), GFP_KERNEL);   if (!mem_devp)   {     result = - ENOMEM;     goto fail_malloc;   }   memset(mem_devp, 0,sizeof(struct mem_dev));         for (i=0; i< MEMDEV_NR_DEVS; i++)   {         mem_devp[i].size= MEMDEV_SIZE;         mem_devp[i].data= kmalloc(MEMDEV_SIZE, GFP_KERNEL);         memset(mem_devp[i].data, 0, MEMDEV_SIZE);   }        return 0;   fail_malloc:   unregister_chrdev_region(devno, 1);      return result; } static void memdev_exit(void) {   cdev_del(&cdev);   kfree(mem_devp);   unregister_chrdev_region(MKDEV(mem_major, 0), 2); } MODULE_AUTHOR("David Xie"); MODULE_LICENSE("GPL"); module_init(memdev_init); module_exit(memdev_exit);

#ifndef _MEMDEV_H_ #define _MEMDEV_H_ #ifndef MEMDEV_MAJOR #define MEMDEV_MAJOR 260 #endif #ifndef MEMDEV_NR_DEVS #define MEMDEV_NR_DEVS 2 #endif #ifndef MEMDEV_SIZE #define MEMDEV_SIZE 4096 #endif struct mem_dev {   char *data;   unsigned long size; }; #endif

【3.編譯驅動程式子產品】

Makefile檔案的内容如下：

ifneq ($(KERNELRELEASE),) obj-m:=memdev.o else KERNELDIR:=/lib/modules/$(shell uname -r)/build PWD:=$(shell pwd) default:  $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules clean:  rm -rf *.o *.mod.c *.mod.o *.ko endif

切換到root下，執行make時，如果UBUNTU是使用虛拟機安裝的，那麼執行make時，不要在ubuntu和windows的共享目錄下，否則會出錯。

[email protected]:~# make make -C /lib/modules/2.6.32-24-generic/build M=/root modules make[1]: Entering directory `/usr/src/linux-headers-2.6.32-24-generic'   CC ­ /root/memdev.o /root/memdev.c:15: warning: type defaults to ‘int’ in declaration of ‘mem_major’ /root/memdev.c: In function ‘mem_read’: /root/memdev.c:71: warning: format ‘%d’ expects type ‘int’, but argument 3 has type ‘long unsigned int’ /root/memdev.c: In function ‘mem_write’: /root/memdev.c:99: warning: format ‘%d’ expects type ‘int’, but argument 3 has type ‘long unsigned int’   Building modules, stage 2.   MODPOST 1 modules   CC /root/memdev.mod.o   LD ­ /root/memdev.ko make[1]: Leaving directory `/usr/src/linux-headers-2.6.32-24-generic'

ls檢視目前目錄的内容

[email protected]:~# ls Makefile memdev.h memdev.mod.c memdev.o Module.symvers memdev.c memdev.ko memdev.mod.o modules.order

這裡的memdev.ko就是生成的驅動程式子產品。

通過insmod指令把該子產品插入到核心

[email protected]:~# insmod memdev.ko

檢視插入的memdev.ko驅動

[email protected]:~# cat /proc/devices Character devices:   1 mem   4 /dev/vc/0   4 tty   4 ttyS   5 /dev/tty   5 /dev/console   5 /dev/ptmx 260 memdev   6 lp   7 vcs  10 misc  13 input  14 sound  21 sg  29 fb  99 ppdev 108 ppp 116 alsa 128 ptm 136 pts 180 usb 189 usb_device 226 drm 251 hidraw 252 usbmon 253 bsg 254 rtc Block devices:   1 ramdisk 259 blkext   7 loop   8 sd   9 md  11 sr  65 sd  66 sd  67 sd  68 sd  69 sd  70 sd  71 sd 128 sd 129 sd 130 sd 131 sd 132 sd 133 sd 134 sd 135 sd 252 device-mapper 253 pktcdvd 254 mdp

可以看到memdev驅動程式被正确的插入到核心當中，主裝置号為260，該裝置号為memdev.h中定義的#define MEMDEV_MAJOR 260。

如果這裡定義的主裝置号與系統正在使用的主裝置号沖突，比如主裝置号定義如下：#define MEMDEV_MAJOR 254，那麼在執行insmod指令時，就會出現如下的錯誤：

[email protected]:~# insmod memdev.ko insmod: error inserting 'memdev.ko': -1 Device or resource busy

檢視目前裝置使用的主裝置号

[email protected]:~# cat /proc/devices Character devices:   1 mem   4 /dev/vc/0   4 tty   4 ttyS   5 /dev/tty   5 /dev/console   5 /dev/ptmx   6 lp   7 vcs  10 misc  13 input  14 sound  21 sg  29 fb  99 ppdev 108 ppp 116 alsa 128 ptm 136 pts 180 usb 189 usb_device 226 drm 251 hidraw 252 usbmon 253 bsg 254 rtc Block devices:   1 ramdisk 259 blkext   7 loop   8 sd   9 md  11 sr  65 sd  66 sd  67 sd  68 sd  69 sd  70 sd  71 sd 128 sd 129 sd 130 sd 131 sd 132 sd 133 sd 134 sd 135 sd 252 device-mapper 253 pktcdvd 254 mdp

發現字元裝置的254主裝置号為rtc所使用，是以會出現上述錯誤，解決方法隻需要在memdev.h中修改主裝置号的定義即可。

【4.編寫應用程式，測試該驅動程式】

首先應該在/dev/目錄下建立與該驅動程式相對應的檔案節點，使用如下指令建立：

[email protected]:/dev# mknod memdev c 260 0

使用ls檢視建立好的驅動程式節點檔案

[email protected]:/dev# ls -al memdev crw-r--r-- 1 root root 260, 0 2010-09-26 17:28 memdev

編寫如下應用程式，來對驅動程式進行測試。

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <time.h> #include <unistd.h> #include <linux/i2c.h> #include <linux/fcntl.h> int main() {  int fd;  char buf[]="this is a example for character devices driver by yoyoba!";//寫入memdev裝置的内容  char buf_read[4096];//memdev裝置的内容讀入到該buf中    if((fd=open("/dev/memdev",O_RDWR))==-1)//打開memdev裝置   printf("open memdev WRONG！/n");  else   printf("open memdev SUCCESS!/n");     printf("buf is %s/n",buf);  write(fd,buf,sizeof(buf));//把buf中的内容寫入memdev裝置    lseek(fd,0,SEEK_SET);//把檔案指針重新定位到檔案開始的位置    read(fd,buf_read,sizeof(buf));//把memdev裝置中的内容讀入到buf_read中    printf("buf_read is %s/n",buf_read);    return 0; }

編譯并執行該程式

[email protected]:/mnt/xlshare# gcc -o mem memdevapp.c [email protected]:/mnt/xlshare# ./mem open memdev SUCCESS! buf is this is a example for character devices driver by yoyoba! buf_read is this is a example for character devices driver by yoyoba!

表明驅動程式工作正常。。。

【5.LINUX是如何make驅動程式子產品的】

Linux核心是一種單體核心，但是通過動态加載子產品的方式，使它的開發非常靈活 友善。那麼，它是如何編譯核心的呢？我們可以通過分析它的Makefile入手。以下是 一個簡單的hello核心子產品的Makefile.

ifneq ($(KERNELRELEASE),)

obj-m:=hello.o

else

KERNELDIR:=/lib/modules/$(shell uname -r)/build

PWD:=$(shell pwd)

default:

        $(MAKE) -C $(KERNELDIR)  M=$(PWD) modules

clean:

        rm -rf *.o *.mod.c *.mod.o *.ko

endif

當我們寫完一個hello子產品，隻要使用以上的makefile。然後make一下就行。 假設我們把hello子產品的源代碼放在/home/study/prog/mod/hello/下。 當我們在這個目錄運作make時，make是怎麼執行的呢？ LDD3第二章第四節“編譯和裝載”中隻是簡略地說到該Makefile被執行了兩次， 但是具體過程是如何的呢？

首先，由于make 後面沒有目标，是以make會在Makefile中的第一個不是以.開頭 的目标作為預設的目标執行。于是default成為make的目标。make會執行 $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules shell是make内部的函數,假設目前核心版本是2.6.13-study,是以$(shell uname -r)的結果是 2.6.13-study 這裡，實際運作的是

make -C /lib/modules/2.6.13-study/build M=/home/study/prog/mod/hello/ modules

/lib/modules/2.6.13-study/build是一個指向核心源代碼/usr/src/linux的符号連結。 可見，make執行了兩次。第一次執行時是讀hello子產品的源代碼所在目錄/home/s tudy/prog/mod/hello/下的Makefile。第二次執行時是執行/usr/src/linux/下的Makefile時.

但是還是有不少令人困惑的問題： 1.這個KERNELRELEASE也很令人困惑，它是什麼呢？在/home/study/prog/mod/he llo/Makefile中是沒有定義這個變量的，是以起作用的是else…endif這一段。不 過，如果把hello子產品移動到核心源代碼中。例如放到/usr/src/linux/driver/中， KERNELRELEASE就有定義了。 在/usr/src/linux/Makefile中有 162 KERNELRELEASE=$(VERSION).$(PATCHLEVEL).$(SUBLEVEL)$(EXTRAVERSION)$(LOCALVERSION) 這時候，hello子產品也不再是單獨用make編譯，而是在核心中用make modules進行 編譯。 用這種方式，該Makefile在單獨編譯和作為核心一部分編譯時都能正常工作。

2.這個obj-m := hello.o什麼時候會執行到呢？ 在執行：

make -C /lib/modules/2.6.13-study/build M=/home/study/prog/mod/hello/ modules

時，make 去/usr/src/linux/Makefile中尋找目标modules: 862 .PHONY: modules 863 modules: $(vmlinux-dirs) $(if $(KBUILD_BUILTIN),vmlinux) 864 @echo ' Building modules, stage 2.'; 865 $(Q)$(MAKE) -rR -f $(srctree)/scripts/Makefile.modpost

可以看出，分兩個stage: 1.編譯出hello.o檔案。 2.生成hello.mod.o hello.ko 在這過程中，會調用 make -f scripts/Makefile.build obj=/home/study/prog/mod/hello 而在 scripts/Makefile.build會包含很多檔案： 011 -include .config 012 013 include $(if $(wildcard $(obj)/Kbuild), $(obj)/Kbuild, $(obj)/Makefile) 其中就有/home/study/prog/mod/hello/Makefile 這時 KERNELRELEASE已經存在。 是以執行的是： obj-m:=hello.o

關于make modules的更詳細的過程可以在scripts/Makefile.modpost檔案的注釋 中找到。如果想檢視make的整個執行過程，可以運作make -n。