实验三 增加新的设备驱动程序

1、实验三增加新的设备驱动程序实验三 增加新的设备驱动程序v预备知识vLinux设备分类vLinux设备文件vLinux设备驱动v实验指导v设备驱动函数v模块方式动态加载v编译时静态加载v实验目的、内容1.1 Linux设备分类v字符设备通过位于/dev目录的文件系统结点来存取映射为chrdevs向量表中的device_struct条目大部分字符设备是数据通道，只能顺序存取直接对设备进行读写操作v块设备通过/dev目录的文件系统结点存取，分为SCSI类和IDE类填充blk_dev向量表中的blk_dev_struct数据结构利用系统内存作为缓冲区在设备与内存间传送数据v网络设备类似于一个已挂载的块

2、设备基于BSD Unix的Socket机制1.2 Linux设备文件v把物理设备看成文件，将各种设备硬件的物理特性的细节屏蔽起来，实现用户程序与设备的无关性v三类设备文件：字符设备文件(c)、块设备文件(b)、网络设备文件(s)v设备文件命名规则第一部分：主设备号，2-3个字符，表示设备的种类(驱动)第二部分：次设备号，字母或数字，用于区分同种设备中的单个设备v通过proc文件系统访问相应的驱动程序1.3 Linux驱动程序v驱动程序加载方式常见的驱动程序作为内核模块动态加载（如声卡、网卡等）最基础的驱动程序编译在内核文件中（如CPU、PCI总线、VFS等）v驱动加载时的模块命令模块加入：in

3、smod modulename.ko查看模块：lsmod删除模块：rmmod modulename实验三 增加新的设备驱动程序v预备知识vLinux设备分类vLinux设备文件vLinux设备驱动v实验指导v设备驱动函数v模块方式动态加载v编译时静态加载v实验目的、内容2.1 添加设备驱动程序添加设备驱动程序v注册设备：向系统登记设备及驱动程序的入口点注册设备：向系统登记设备及驱动程序的入口点vint register_chrdev (unsigned int major, const char *name, struct file_operations *fops);/向系统的字符设备表登记

4、一个字符设备向系统的字符设备表登记一个字符设备/major：希望获得的设备号，为：希望获得的设备号，为0 0时系统选择一个没有被占用的设备号返回。时系统选择一个没有被占用的设备号返回。/name：设备名：设备名/fops：登记驱动程序实际执行操作的函数的指针：登记驱动程序实际执行操作的函数的指针/登记成功，返回设备的主设备号，否则，返回一个负值登记成功，返回设备的主设备号，否则，返回一个负值vint register_blkdev (unsigned int major, const char *name, struct file_operations *fops); /向系统的块设备表登记一

5、个块设备向系统的块设备表登记一个块设备添加设备驱动程序（续）添加设备驱动程序（续）v设备卸载设备卸载vint unregister_chrdev (unsigned int major, const char *name); /卸载字符设备卸载字符设备/major：要卸载设备的主设备号要卸载设备的主设备号/name：设备名设备名 vint unregister_blkdev (unsigned int major, const char *name); /卸载块设备卸载块设备 添加设备驱动程序（续）添加设备驱动程序（续）vLinuxLinux系统采用一组固定的入口点来实现驱动设系统采用一组固定

6、的入口点来实现驱动设备的功能。备的功能。vopen入口点入口点: : 打开设备。对将要进行的打开设备。对将要进行的I/OI/O操作做好操作做好必要的准备工作，如清除缓冲区等必要的准备工作，如清除缓冲区等vclose入口点入口点: : 关闭一个设备关闭一个设备vread入口点入口点: : 从设备上读数据从设备上读数据 vwrite入口点入口点: : 往设备上写数据往设备上写数据 vioctl入口点入口点: : 执行读、写之外的操作执行读、写之外的操作vselect入口点入口点: : 检查设备，看数据是否可读或设备是检查设备，看数据是否可读或设备是否可用于写数据否可用于写数据添加设备驱动程序添加设

7、备驱动程序v内核模块内核模块(LKM, Loadable Kernel Modules)(LKM, Loadable Kernel Modules)LinuxLinux核心是一种核心是一种monolithicmonolithic类型的内核，即单一类型的内核，即单一的大核心的大核心linuxlinux内核是一个整体结构，因此向内核添加或者内核是一个整体结构，因此向内核添加或者删除某些功能，都十分困难。为了解决这个问题，删除某些功能，都十分困难。为了解决这个问题，引入了模块机制，从而可以动态的在内核中添加或引入了模块机制，从而可以动态的在内核中添加或删除模块删除模块添加设备驱动程序添加设备驱动程序

8、(续）续）v模块的实现机制模块的实现机制v模块初始化模块初始化( (注册注册) ) int init_module( ) ； v模块卸载模块卸载( (注销注销) ) int cleanup_module( ) ； v操作操作 unsigned long sys_create_module (char *name, unsigned long size); /重新分配内存重新分配内存int sys_delete_module (char *name); /卸载卸载int sys_query_module (const char *name, int which, void *buf, size_

9、t bufsize, size_t *ret); /查询查询2.2 模块方式动态加载v内核模块(LKM, Loadable Kernel Modules)linux内核是整体结构，向内核添加或删除某些功能十分困难v引入模块机制在内核中动态添加或删除模块将模块从内核中独立出来，根据需要随时装入和卸载，使内核大小和通信量达到最小v内核模块动态加载用insmod命令将模块手工插入到内核通过kerneld内核守护进程自动装入所需模块2.2 动态加载操作命令vlsmod：列出已经被内核调入的模块vinsmod：将某个module插入到内核中(加载指定的库)vmodprob：将某个module加载到内核中

10、(加载之前分析库之间的依赖关系)vrmmod：将某个module从内核中卸载vdepmod：生成依赖文件，告诉将来的insmod从哪儿调入模块vkerneld：自动将模块调入内核和把模块从内核中卸载2.2 动态加载实现机制vinit_modules() ：启动时内核模块的初始化，求出内核符号表中符号的个数vsys_create_module()：创建一个新模块，即为新模块分配空间，也是系统调用create_module()在内核的实现函数vsys_init_module()：系统调用init_module()在内核的实现函数vsys_delete_module()：系统调用delete_mod

11、ule()在内核的实现函数vquery_module()：查询模块名vrequest_module()：主动装入内核模块实验三 增加新的设备驱动程序v预备知识vLinux设备分类vLinux设备文件vLinux设备驱动v实验指导v设备驱动函数v模块方式动态加载v实验目的、内容3.1 实验目的v了解Linux下设备驱动程序的原理v学习Linux 2.6内核下设备驱动程序编写方法v掌握用模块方式设计和加载驱动程序的方法3.2 实验内容v增加设备驱动程序增加一个新的块设备驱动程序v 以动态方式加载设备驱动程序采用动态模块加载方式加载已完成的块设备驱动程序，并编写应用程序进行测试添加设备驱动程序（续）

12、添加设备驱动程序（续）v添加设备驱动程序的方法添加设备驱动程序的方法o编写设备驱动程序编写设备驱动程序mydev.cmydev.co设备驱动模块的编译设备驱动模块的编译o加载设备驱动模块加载设备驱动模块: insmod mydev.ko : insmod mydev.ko o 若加载成功，在文件若加载成功，在文件/proc/devices/proc/devices中能看到新增加中能看到新增加的设备，包括设备名的设备，包括设备名mydevmydev和主设备号。和主设备号。o生成设备文件：生成设备文件： mknod /dev/test c 254 0 mknod /dev/test c 254 0

13、 其中，其中，testtest为设备文件名，为设备文件名，254254为主设备号，为主设备号，0 0为从设备为从设备号，号，c c表示字符设备表示字符设备添加设备驱动程序（续）添加设备驱动程序（续）vLinuxLinux系统采用一组固定的入口点来实现驱动设备的功能。系统采用一组固定的入口点来实现驱动设备的功能。vopen入口点入口点: : 打开设备准备打开设备准备I/OI/O操作。操作。open子程序必须对将要进子程序必须对将要进行的行的I/OI/O操作做好必要的准备工作，如清除缓冲区等。操作做好必要的准备工作，如清除缓冲区等。vclose入口点入口点: : 关闭一个设备。当最后一次使用设备终

14、结后，调关闭一个设备。当最后一次使用设备终结后，调用用close子程序。子程序。vread入口点入口点: : 从设备上读数据。从设备上读数据。 vwrite入口点入口点: : 往设备上写数据。往设备上写数据。 vioctl入口点入口点: : 执行读、写之外的操作。执行读、写之外的操作。vselect入口点入口点: : 检查设备，看数据是否可读或设备是否可用于写检查设备，看数据是否可读或设备是否可用于写数据。数据。 如果设备驱动程序没有提供上述入口点中的某一如果设备驱动程序没有提供上述入口点中的某一个，系统会用缺省的子程序来代替。对于不同的系统，个，系统会用缺省的子程序来代替。对于不同的系统，也

15、还有一些其它的入口点。也还有一些其它的入口点。添加设备驱动程序（续）添加设备驱动程序（续）v入口点采用如下数据结构实现：入口点采用如下数据结构实现： int (*flush) (struct file *); int (*release) (struct inode *, struct file *); int (*fsync) (struct file *, struct dentry *, int datasync); int (*fasync) (int, struct file *, int); int (*lock) (struct file *, int, struct file_

16、lock *); ssize_t (*readv) (struct file *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t *); ssize_t (*writev) (struct file *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t *); ssize_t (*sendpage) (struct file *, struct page *, int, size_t, loff_t *, int); unsigned long (*get_unmapped_area)(struct file *

17、, unsigned long, unsigned long, unsigned long, unsigned long); includestruct file_operations struct module *owner; loff_t (*llseek) (struct file *,loff_t ,int); ssize_t (*read) (struct file *,char *,size_t,loff_t *); ssize_t (*write) (struct file *, const char *, size_t, loff_t *); int (*readdir) (s

18、truct file *, void *, filldir_t); unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *); int (*ioctl) (struct inode *, struct file *, unsigned int, unsigned long); int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *); int (*open) (struct inode *, struct file *);v编写应用程序，测试驱动程序编写应用程序，测试驱动程序添加设备驱动程序（续）添加设备驱动程序（续） if ( testdev = -1 ) printf(Cannt open file n); exit(0); read(testdev,buf,10); for (i = 0; i 10;i+) printf(%dn,bufi); close(testde