第5章：Linux-驱动程序设计课件

2023/7/22第5章：Linux驱动程序设计2023/7/225.1Linux驱动程序概述

5.2虚拟字符设备Demo驱动程序设计

5.3Ａ/Ｄ驱动程序设计5.4步进电机驱动程序设计第5章：Linux驱动程序设计2023/7/225.1Linux驱动程序概述

5.2虚拟字符设备Demo驱动程序设计

5.3Ａ/Ｄ驱动程序设计5.4步进电机驱动程序设计第5章：Linux驱动程序设计2023/7/22Linux驱动程序的知识结构：

1、Linux驱动设计规范（50%）

2、内核相关知识（25%）

3、硬件相关知识（25%）Linux驱动程序的学习方法：理论实验碰到问题理论实验

2023/7/225.1.1设备驱动原理5.1.2设备分类

5.1.3设备文件接口5.1.4驱动程序的加载方法5.1.5驱动程序的重要数据结构5.1.6驱动程序常用函数介绍5.1Linux驱动程序概述

2023/7/225.1.1设备驱动原理

2023/7/22（1）什么是驱动程序？驱动程序是指挥硬件工作的软件。它是应用程序与硬件之间的一个中层软件层，为应用程序屏蔽硬件的细节。2023/7/22（2）驱动程序的功能是什么？驱动程序的功能包括3部分：对设备初始化和释放。检测和处理设备出现的错误。为应用程序提供统一的接口，用于数据传送。2023/7/22（3）驱动程序的组成驱动程序的组成通常包括3部分：自动配置和初始化子程序。服务于I/O请求的子程序，又称驱动程序的上半部分。中断服务子程序，又称驱动程序的下半部分。2023/7/22（4）驱动程序与应用程序的区别？第一：主动与被动的区别。应用程序有一个main函数，总是从些函数开始主动执行一个任务，而驱动程序安装之后，便停止工作，并等待被应用程序调用。第二：使用的库函数不同。第三：程序运行的区域不同。驱动程序工作在内核态；应用程序工作在用户态。2023/7/225.1.2设备分类

2023/7/22Linux将设备分为3类：字符设备（characterdevices）（重点）块设备（blockdevices）网络设备（networkdevices）2023/7/221、应用程序对不同类型设备的操作有一些差别2023/7/222、字符设备

字符设备是指数据处理以字节为单位，并按顺序进行访问的设备。

如：简单按键、触摸屏、AD转换。2023/7/22初始化字符设备时，字符设备驱动程序向Linux登记，并在字符设备向量表chrdevs中增加一个device_struct数据结构条目，这个设备的主设备号用做这个向量表的索引，即chrdevs[]数组的下标值就是主设备号2023/7/223、块设备块设备是指在输入/输出时数据处理以块为单位的设备，它一般都采用缓存技术，支持数据的随机读写。

典型的块设备有：硬盘、U盘、内存、Flash、CD-ROM等2023/7/22在大部分Unix系统，块设备不能按字节处理数据，只能一次传送一个或多个长度是512字节（或一个更大的2次幂的数）的整块数据。可以随机访问。而Linux允许块设备一次传送任意数目的字节。2023/7/22Linux用blkdevs向量表维护已经登记的块设备文件。它像chrdevs向量表一样，使用设备的主设备号作为索引。2023/7/22块设备又分若干种类型，例如：SCSI类和IDE类。类向Linux内核登记并向内核提供文件操作。一种块设备类的设备驱动程序向这种类提供和类相关的接口。例如，SCSI设备驱动程序必须向SCSI子系统提供接口，让SCSI子系统来对内核提供这种设备的文件操作。2023/7/22字符设备和块设备的区别？最小访问单元不同。访问方式不同（顺序、随机）。2023/7/224、网络接口设备网络设备，又称网络接口（networkinterfaces），用于网络通信。通常它们指的是硬件设备，但有时也可以是一个纯软件设备（如回环接口loopback）。网络接口由内核中网络子系统驱动，负责发送和接收数据包，而且它并不需要了解每一项事务是如何映射到实际传送的数据包。2023/7/22它们的数据传送往往不是面向数据流（少数是，如telnet和FTP是面向数据流），所以不容易把它们映射到一个文件系统的节点上。在Linux中，采用给网络接口设备分配一个唯一的名字的方法来访问该设备。如:eth0eth1lo2023/7/225、设备号在传统方式的设备管理中，除了设备类型以外，内核还需要一对参数才能唯一标识设备，这对参数就是主设备号（majornumber）和次设备号（minornumber）。2023/7/22（1）什么是设备号？

设备号用于区分具体的设备。设备号包括主设备号（majornumber）和次设备号（minornumber）。

标识设备要作用3个参数：设备类型主设备号次设备号2023/7/22

主设备号用于标识设备对应的驱动程序，主设备号相同的设备使用相同的设备驱动程序。（主设备号用于区分设备的类型）

次设备号是用来区分具体设备的实例（次设备号用于区分同类型的设备）。crw-------1rootroot5,64Jan100:00cua0crw-------1rootroot5,65Jan100:00cua1crw-------1rootroot4,64Jan100:11ttyS0crw-------1rootroot4,65Jan100:00ttyS12023/7/22

设备文件、主设备号和驱动程序之间的关系？

2023/7/22应用程序如何使用设备文件？设备文件与驱动程序如何建立联系？2023/7/22使用文件名主设备号2023/7/22应用程序fd=open(“/dev/ad_0”,O_RDWR)ad_0设备文件C600（1）安装驱动，注册主设备号（2）创建设备文件，指向该设备类型，及主次设备号。（3）应用程序，调用设备文件。2023/7/22

有静态申请和动态申请2种方法。（2）Linux内核如何给设备分配主设备号？2023/7/22（1）查找没有使用的主设备号（cat/proc/devices）（2）在驱动程序中，使用register_chrdev函数向内核注册主设备号。静态申请分配主设备号（由人工分配）优点：简单缺点：如果驱动程序被广泛使用，有可能导致设备号冲突。（1）在驱动程序中，使用alloc_chrdev_region函数向内核申请动态分配，并注册主设备号。动态申请分配主设备号（由内核分配）优点：方便驱动程序推广。缺点：无法在安装驱动程序之前创建设备文件（因为安装之前还没有分配主设备号）。解决办法：安装后，使用命令cat/proc/devices查看分配到的设备号2023/7/22设备类型的表示方法：字符设备用C表示块设备用B表示网络设备没有2023/7/22

主设备号用于标识设备对应的驱动程序，主设备号相同的设备使用相同的设备驱动程序。一个主设备号可能有多个设备与之对应，这些设备在驱动程序内通过次设备号来进一步区分。

例如，软驱的主设备号是2，

IDE硬盘的主设备号是3，

并口的主设备号是62023/7/22次设备号是用来区分具体设备的实例（instance）。例如：如果一台计算机上配有2个软驱，则2个软驱的主设备号都是2，但次设备号不同，

第一个软驱的次设备号为0，

第二个软驱的次设备号为1。2023/7/22#cat/proc/devicesCharacterdevices:1mem2pty3ttyp4ttyS…..Blockdevices:1ramdisk2fd3sd……2023/7/226、设备文件设备类型、主设备号、次设备号是内核与驱动程序通信时所使用的，但是对于开发应用程序的用户来说难于理解和记忆，所以Linux使用了设备文件的概念来统一对设备的访问接口。2023/7/222023/7/22

Linux应用程序是通过设备文件（又名：设备节点）来使用驱动程序操作字符设备和块设备。2023/7/22/dev目录是用于存放设备文件的crw-------1rootroot5,64Jan100:00cua0crw-------1rootroot5,65Jan100:00cua1crw-------1rootroot4,64Jan100:11ttyS0crw-------1rootroot4,65Jan100:00ttyS1字符设备用c表示；块设备用b表示2023/7/22设备文件的命名方法设备文件有时也称为设备节点，一般存放在/dev目录下。正常情况下，/dev目录下的每一个设备文件对应一个设备（包括虚拟设备），设备文件的命名一般为“设备名+数字或字母”，其中，数字或字母用于表示设备的子类，例如：/dev/hda1、/dev/hda2分别表示第一个IDE硬盘的第一个分区和第二个分区。2023/7/22设备文件新命令方法

Linux-2.4版本内核中引入了设备文件系统，所有的设备文件作为一个可以挂装的文件，这样就可以被文件系统进行统一管理，从而设备文件就可以挂装到任何需要的地方。设备文件命名规则也发生了变化，一般将主设备建立一个目录，再将具体的子设备文件建立在此目录下。例如：UP-NETARM2410-S中的

MTD设备文件保存在/dev/mtdblock目录下，该目录有2个设备文件0和1。2023/7/22设备文件的创建方法设备文件的创建方式有2种，即自动创建和手动创建。2023/7/22ad_0设备文件C600（1）手工创建（mknod)（2）自动创建（安装驱动程序时）2023/7/22（1）手动创建mknod的语法如下：#mknodnametypemajorminor例如：创建一个字符设备文件，主设备号是100，次设备号是0，设备文件名是/dev/demo，则创建的命令如下：#mknod/dev/demoC10002023/7/22（2）自动创建是指在驱动程序中，通过函数调用，在安装驱动程序时，自动创建设设备文件。

2023/7/225.1.3设备文件接口

2023/7/22Linux应用程序可以通过设备文件的一组固定的入口点来访问驱动程序，这组入口点是由每个设备的设备驱动程序提供的。2023/7/22[程序5.1]编写应用程序实现向串口发送字符串“ATD2109992”。intmain(){intfd,n;charbuf[MAX]="ATD2109992";fd=open("/dev/ttyS0",O_RDWR);//open入口点，ttyS0是设备文件

if(fd<0){perror("Unableopen/dev/ttyS0\n"); return1;}n=write(fd,buf,strlen(buf));//write入口点if(n<0) printf("write()of%dbytesfailed!\n",strlen(buf));else printf("write()of%dbytesok!\n",strlen(buf));close(fd);

//close入口点

}[程序5.2]直流电机控制程序intmain(intargc,char**argv){inti=0，status=1，setpwm=0，factor=DCM_TCNTB0/1024;if((dcm_fd=open(=“/dev/dcm/0raw”,O_WRONLY))<0){

printf(“Erroropening%sdevice\n”,DCM_DEV);

return1;}for(;;){for(i=-512;i<=512;i++){

if(status==1)

setpwm=i;

else

setpwm=-i;

ioctl(dcm_fd,DCM_IOCTRL_SETPWM,(setpwm*factor));

Delay(500);

printf(“setpwm=%d\n”,setpwm);

}

status=-status;

}

close(dcm_fd);

return0;}常用入口点函数intopen(char*filename,intaccess);intclose(inthandle);intread(inthandle,void*buf,intcount);intwrite(inthandle,void*buf,intcount);intioctl(intfd,intcmd,…);intioctl(intfd,intcmd,char*argp);2023/7/225.1.4驱动程序的加载方法

2023/7/22Linux驱动程序的安装有2种方式：直接编译进内核，又称静态连接。模块方式，又称动态连接。

2023/7/22设备驱动模块化编程一般分为加载、系统调用和卸载等3个过程2023/7/22①lsmod命令功能：列出当前动态加载的模块清单。例：#lsmodModuleSizeUsedbyov511671400(unused)videodev58240[ov511]

//被ov511模块使用motor16081

//被一个应用程序使用ad17120(unus注：模块是指设备驱动程序名如：驱动程序motor.o，安装后的模块名是：motor2023/7/22②insmod功能：将驱动模块加载到操作系统内核例：将数码管驱动程序（tube.o）加载到内核。#insmodtube.oUsingtube.oWarning:loadingtubewilltaintsthekernel:no3icenseSeehctp://www.tux.or2/lkml/#export-t4intedforinfor1ationabouttaintedmodules0-numerictube:Dprintkdeviceopens3c2410-hc595initialized#2023/7/22#lsmodModuleSizeUsedbytube20720(unused)ov511671400(unused)videodev58240[ov511]motor16081ad17120(unused)#2023/7/22③rmmod功能：将驱动模块从内核中删除例：请将上一例子中的tube模块删除了。#rmmodtubes3c2410-hc595unloaded#以上显示是删除过程的提示信息。2023/7/225.1.5设备驱动的重要数据结构

2023/7/22

在Linux字符设备驱动程序设计中，有3个非常重要的数据结构：structfilestructinodestructfile_operations设备驱动的重要数据结构2023/7/22

代表一个打开的文件。系统中每个打开的文件在内核空间都有一个关联的structfile。它由内核在打开文件时创建，在文件关闭后释放。重要成员loff_t_pos/*文件读写位置*/structfile_operations*f_op（1）structfile2023/7/22

用来记录文件的物理上的信息。一个文件可以对应多个file结构，但只有一个inode结构。重要成员dev_ti_rdev：设备号（2）structinode2023/7/22

一个函数指针的集合，定义能在设备上进行的操作。结构中的成员指向驱动中的函数，这些函数实现一个特另的操作，对于不支持的操作保留为NULL。（3）structfile_operations2023/7/22structfile_operations{ structmodule*owner; loff_t(*llseek)(structfile*,loff_t,int); ssize_t(*read)(structfile*,char*,size_t,loff_t*); ssize_t(*write)(structfile*,constchar*,size_t,loff_t*); int(*readdir)(structfile*,void*,filldir_t); unsignedint(*poll)(structfile*,structpoll_table_struct*); int(*ioctl)(structinode*,structfile*,unsignedint,unsignedlong); int(*mmap)(structfile*,structvm_area_struct*); int(*open)(structinode*,structfile*); int(*flush)(structfile*); int(*release)(structinode*,structfile*); int(*fsync)(structfile*,structdentry*,intdatasync); int(*fasync)(int,structfile*,int); int(*lock)(structfile*,int,structfile_lock*);… };2023/7/22目前对此结构体采用“标记化”方法进行赋值，下面是对此结构体变量s3c44b0_fops用“标记化”方法进行赋值的实例。staticstructfile_operationss3c440_fops={ owner：THIS_MODULE，

open：s3c2410_ts_open，

read：s3c2410_ts_read，

write：s3c2410_ts_write，

release：s3c2410_ts_release，}；2023/7/225.1.6驱动程序常用函数

2023/7/221．字符设备注册及注销函数字符设备驱动程序可通过register_chrdev函数向内核注册设备，又可通过unregister_chrdev函数向内核注销设备。intregister_chrdev(unsignedintmajor,constchar*name,structfile_operations*fops);voidunregister_chrdev(unsignedintmajor,constchar*name);2023/7/222．中断申请和释放函数设备驱动程序可通过request_irq函数向内核申请中断，又可通过free_irq函数释放中断。它们的定义如下：intrequest_irq(unsignedintirq, void(*handler)(int,void*,structpt_regs*), unsignedlongflags,

constchar*dev_name,

void*dev_id);voidfree_irq(unsignedint

irq,void*dev_id);3．阻塞型I/O操作函数当对设备进行read和write操作时，如果驱动程序无法立刻满足请求时，应当如何响应？驱动程序应当（缺省地）阻塞进程，使它进入睡眠直到请求可继续，即阻塞型I/O操作。可以通过调用以下函数让进程进入睡眠状态。voidsleep_on(structwait_queue**q);voidinterrutible_sleep_on(structwait_queue**q);又可以通过调用以下函数唤醒进程。voidwake_up(structwait_queue**q);voidwake_up_interrutible(structwait_queue**q);4．并发处理函数在编写驱动程序时，需要考虑进程并发处理。当一个进程请求内核驱动程序模块服务时，如果此时内核模块正忙，则可以将进程放入睡眠状态直到驱动程序模块空闲。可以通过调用以下函数完成并发处理。voidup(structsemaphore*sem);voiddown(structsemaphore*sem);intdown_interruptible(structsemaphore*sem);5．内核空间和用户空间的数据传递函数Linux运行在两种模式下：内核模式和用户模式，又叫内核态和用户态。内核模式对应于内核空间，用户模式对应于用户空间。unsignedlongcopy_to_user(void*to,constvoid*from,unsignedlongcount);unsignedlongcopy_from_user(void*to,constvoid*from,unsignedlongcount);6．设备文件自动创建函数可通过devfs_register函数完成设备的注册，以及设备文件的自动创建。函数的定义如下：devfs_register(devfs_handle_tdir,constchar*name,unsignedintflags,unsignedintmajor,unsignedintminor,umode_tmode,void*ops,void*info);2023/7/22小结：1、Linux系统将设备分3类。字符、块和网络。2、驱动程序的安装分2种方式。模块和直接编译到内核。3、驱动程序的使用。字符设备和块设备是通过设备文件来使用驱动程序；网络设备是通过套接字来使用网络驱动程序的。2023/7/225.1Linux驱动程序概述

5.2虚拟字符设备Demo驱动程序设计

5.3Ａ/Ｄ驱动程序设计5.4步进电机驱动程序设计第5章：Linux驱动程序设计2023/7/225.1Linux驱动程序概述

5.2虚拟字符设备Demo驱动程序设计

5.3Ａ/Ｄ驱动程序设计5.4步进电机驱动程序设计第5章：Linux驱动程序设计2023/7/225.1Linux驱动程序概述

5.2虚拟字符设备Demo驱动程序设计

5.3Ａ/Ｄ驱动程序设计5.4步进电机驱动程序设计第5章：Linux驱动程序设计2023/7/22驱动程序与应用程序的区别?2023/7/22一、DEMO介绍1、Demo字符设备简介设有一个简单的虚拟字符设备Demo，该设备只在内核空间开辟一个40个字节的缓冲区（drv_buf）。要求为该设备设计一个驱动程序，它能够为应用程序提供读、写两种操作。2023/7/222、Demo驱动程序的功能说明如下：（1）将驱动程序编译成模块，以模块方式动态加载。（2）模块加载时，完成设备的注册。设备名为demo，主设备号为249，次设备号为0。（3）打开设备时，完成对缓冲区的初始化。（4）读操作时，将内核缓冲区中的数据读出。（5）写操作时，将数据写入内核缓冲区。（5）模块卸载时，完成设备的注销。2023/7/223、Demo设备驱动程序的结构（动画）2023/7/224、驱动程序的框架：S3c2410_adc_open(){…..}S3c2410_adc_release(){…..}S3c2410_adc_read(){…..}S3c2410_adc_write(){…..}staticstructfile_operationss3c2410_fops={

open: s3c2410_adc_open,

read: s3c2410_adc_read,

write:s3c2410_adc_write,

release:s3c2410_adc_release,};S3c2410_adc_init(){…..}S3c2410_adc_exit(){…..}module_init(S3c2410_adc_init);module_exit(S3c2410_adc_exit);2023/7/22二、驱动程序介绍实例：编写一个最简单的驱动程序demo.c

在内核空间开一个40个字节的缓存区drv_buf，请问应用如何访问它？用户区内核区drv_buf

要求设计2个函数，read用于读出缓存区的内容，write用于更新缓存区的内容。设备文件名：/dev/demo/0

主设备号为：249

次设备号为：02023/7/22demo_open(){…..}demo_release(){…..}demo_read(){…..}demo_write(){…..}staticstructfile_operationsdemo_fops={

open: demo_open,

read: demo_read,

write:demo_write,

release:demo_release,};demo_init(){…..}demo_exit(){…..}module_init(demo_init);module_exit(demo_exit);1、demo驱动程序的框架：2023/7/222、驱动程序函数初始化函数的主要功能是什么？demo_init(){…..}module_init(demo_init);设备驱动在加载时首先调用入口函数module_init()完成设备驱动的初始化工作，比如寄存器置位、结构体赋值、申请中断等。向内核注册本设备。注册成功后，该设备获得了系统分配的主设备号、自定义的次设备号，并建立起与文件系统的关联。2023/7/22staticint__initdemo_init(void){#ifdefCONFIG_DEVFS_FSdevfs_demo_dir=devfs_mk_dir(NULL,"demo",NULL);devfs_demoraw=devfs_register(devfs_demo_dir,"0",DEVFS_FL_DEFAULT, demo_MAJOR,demo_MINOR,S_IFCHR|S_IRUSR|S_IWUSR, &demo_fops,NULL);#elseintresult;SET_MODULE_OWNER(&demo_fops);result=register_chrdev(demo_MAJOR,"demo",&demo_fops);if(result<0)returnresult;#endifprintk(DEVICE_NAME"initialized\n");return0;}如果配置了设备文件系统，交叉编译环境配了注册设备文件/dev/demo/0驱动程序接口变量给设备文件系统创建目录/dev/demo用gcc编译时，会运行这一段。它只在系统中注册主设备号，不会生成设备文件。mknod/dev/democ24902023/7/22demo_open(){…..}demo_release(){…..}demo_read(){…..}demo_write(){…..}demo_init(){…..}demo_exit(){…..}module_init(demo_init);module_exit(demo_exit);demo驱动程序的框架：staticstructfile_operationsdemo_fops={

open: demo_open,

read: demo_read,

write:demo_write,

release:demo_release,};2023/7/22demo_open(){…..}demo_release(){…..}demo_read(){…..}demo_write(){…..}demo_init(){…..}demo_exit(){…..}module_init(demo_init);module_exit(demo_exit);demo驱动程序的框架：staticstructfile_operationsdemo_fops={

open: demo_open,

read: demo_read,

write:demo_write,

release:demo_release,};这是给结构赋值staticstructfile_operationsdemo_fops={

open: demo_open,

read: demo_read,

write:demo_write,

release:demo_release,};2023/7/22staticintdemo_open(structinode*inode,structfile*file){ MOD_INC_USE_COUNT; sprintf(drv_buf,"deviceopensucess!\n"); printk("deviceopensucess!\n"); return0;}staticintdemo_release(structinode*inode,structfile*filp){ MOD_DEC_USE_COUNT; printk("devicerelease\n"); return0;}模块计数器+1，表示增加了一个模块。模块计数器-1，表示减少了一个模块。2023/7/22staticssize_tdemo_write(structfile*filp,constchar*buffer,size_tcount){ copy_from_user(drv_buf,buffer,count); printk("userwritedatatodriver\n"); returncount;}staticssize_tdemo_read(structfile*filp,char*buffer,size_tcount,loff_t*ppos){ if(count>MAX_BUF_LEN) count=MAX_BUF_LEN; copy_to_user(buffer,drv_buf,count); printk("userreaddatafromdriver\n"); returncount;}将用户态的数据复制到内核态将内核态的数据复制到用户态2023/7/223、驱动程序编译过程驱动程序一般采用make工具进行编译。使用make工具的关键是编写Makefile文件。以下是编译成x86平台上的Makefile文件内容：KERNELDIR=/usr/src/linuxINCLUDEDIR=$(KERNELDIR)/includeCROSS_COMPILE=CC=$(CROSS_COMPILE)gccCFLAGS+=-I..CFLAGS+=-Wall-O-D__KERNEL__-DMODULE-I$(INCLUDEDIR)TARGET=demo.oOBJS=demo.c$(TARGET):$(OBJS) $(CC)-c$(CFLAGS)$^-o$@clean: rm-f*.o*~core.depend2023/7/22如果需要编译成ARM平台上的驱动程序，只需修改Makefile中KERNELDIR和CROSS_COMPILE变量即可，例如修改如下：#KERNELDIR=/usr/src/linuxKERNELDIR=/arm2410s/kernel-2410s

INCLUDEDIR=$(KERNELDIR)/include

#CROSS_COMPILE=CROSS_COMPILE=/opt/host/arm/bin/arm-linux-CC=$(CROSS_COMPILE)gccCFLAGS+=-I..CFLAGS+=-Wall-O-D__KERNEL__-DMODULE-I$(INCLUDEDIR)TARGET=demo.oOBJS=demo.c$(TARGET):$(OBJS) $(CC)-c$(CFLAGS)$^-o$@clean: rm-f*.o*~core.depend2023/7/22运行make命令后，就会生成驱动程序demo.o2023/7/224、驱动程序加载和设备文件创建加载驱动程序可以使用insmod命令，如下：#insmoddemo.o驱动程序加载时，如果系统支持设备文件系统，则系统会自动创建设备文件，否则需要手动创建。手动创建可使用mknod命令，如下：#mknod/dev/demo/0c24902023/7/22编写一个应用程序来测试驱动程序是否正确，要求测试程序test_demo.c的功能是：首先从设备上读出数据，并将数据显示在屏幕上，这时读到的数据为初始化值。然后向设备写入数据，再从设备上读出数据，又将数据显示在屏幕上，这时读到的数据应为上一步写入的数据三、应用程序2023/7/22intmain(){

intfd;

inti;

charbuf[255];

fd=open("/dev/demo",O_RDWR);//打开设备文件

if(fd<0){

printf("####DEMOdeviceopenfail####\n");

return(-1);

}

read(fd,buf,40);//从设备读取数据

printf("Fristreaddata:%s\n",buf);

printf("Pleaseinputstring\n"); scanf("%s",buf); write(fd,buf,40);//向设备写数据

read(fd,buf,40);//从设备读取数据 printf("Secondreaddata:%s\n",buf);

close(fd);//关闭设备 return0;

}运行的结果如何？2023/7/222．编译和运行（1）编译测试程序将测试程序编译成x86平台上运行的可执行程序，命令如下：#gcctest_demo.c-otest_demo将测试程序编译成ARM平台上运行的可执行程序，命令如下：#arm-linux-gcctest_demo.c-otest_demo2023/7/22（2）运行测试程序测试程序运行结果如下：#./test_demoFristreaddata:deviceopensucess!PleaseinputstringNanchangSecondreaddata:Nanchang2023/7/225.1Linux驱动程序概述

5.2虚拟字符设备Demo驱动程序设计

5.3Ａ/Ｄ驱动程序设计5.4步进电机驱动程序设计第5章：Linux驱动程序设计2023/7/225.3.1A/D转换的基础理论5.3.2A/D转换的驱动程序分析5.3.3A/D转换应用程序分析５.3Ａ/Ｄ驱动和测试程序设计2023/7/221、A/D是什么？A是analog的缩写，D是digital的缩写。A/D是将模拟信号转换成数字信号的意思。5.3.1A/D转换的基础理论2023/7/222、A/D的具体应用？(1)测试温度。(2)测试冒雾浓度(煤气浓度\CO2)。(3)压力5.3.1A/D转换的基础理论2023/7/223、A/D转换器是什么？

是模拟信号源与CPU之间的接口，它的任务是将连续变化的模拟信号转换成数字信号。2023/7/224、A/D转换器的类型有那些？A/D转换器的类型有：逐位比较型（逐次逼近型）、积分型、计数型、并行比较型、电压—频率型等。用户应根据使用的场合的具体要求，来决定选择那一种类型的转换器。2023/7/225、逐次逼近型A/D转换器的工作原理

设转换器最大可检测的电压值为4.096V，转换器的寄存器有效位为10位（即最大值为1024），则最小单位1表示的电压值为4.096/1024=0.004V。原理动画演示2023/7/22逐次逼近型A/D转换器的工作原理转换开始，先设定SAR寄存器的最高位为“1”，其余位为“0”，将试探值经D/A转换成电压Vc，然后将Vc与模拟输入电压Vx比较。如果Vx≥Vc，说明SAR最高位的“1”应予保留；如果Vx<Vc，说明SAR该位应予清零。然后再对SAR寄存器的次高位置“1”，依上述方法进行D/A转换和比较。如此重复上述过程，直至确定SAR寄存器的最低位为止。最后，逐次逼近寄存器SAR中的内容就是与输入模拟量V相对应的二进制数字量。2023/7/226、A/D转换器的电路图

ARMS3C2410芯片自带一个８路10位A/D转换器，并且支持触摸屏功能。ARM2410开发板只用作3路A/D转换器。2023/7/22ARMS3C2410芯片自带一个８路10位A/D转换器，并且支持触摸屏功能。2023/7/222023/7/22IO有控制、数据和状态寄存器，它们的功能是什么?2023/7/22A/D转换器的主要寄存器寄存器地址描述ADCCON0x58000000ADC转换控制寄存器ADCDAT00x58000000ADC转换数据寄存器2023/7/22ADCCON控制寄存器ADCCON位描述ECFLG[15]Endofconversionflag(readonly)0=A/Dconversioninprocess1=EndofA/DconversionPRSCEN[14]A/Dconversionprescalerenable0=Disable1=EnablePRSCVL[13：6]A/Dconverterprescalervalue.Datavalue:1–255Notethatdivisionfactoris(N+1)whentheprescalervalueisN.SEL—MUX[5：3]Analoginputchannelselect.000=AIN0001=AIN1010=AIN2011=AIN3100=AIN4101=AIN5110=AIN6111=AIN72023/7/22ADCCON控制寄存器ADCCON位描述STDBM[2]Standbymodeselect0=Normaloperationmode1=StandbymodeREAD_START[1]A/Dconversionstartbyread0=Disablestartbyreadoperation1=EnablestartbyreadoperationENABLE_START[0]A/Dconverterstartbysettingthisbit.IfREAD_STARTisenabled,thisvalueisnotvalid.0=Nooperation1=A/Dconversionstartsandthisbitisclearedafterthestart-up.2023/7/22A/D转换器接口输入电路图2023/7/22A/D转换器接口输入电路图工作流程动画演示2023/7/224.1A/D转换的基础理论4.2A/D转换的驱动程序分析4.3A/D转换应用程序分析５.4Ａ/Ｄ驱动和测试程序设计2023/7/225、驱动程序分析驱动程序的框架：S3c2410_adc_open(){…..}S3c2410_adc_release(){…..}S3c2410_adc_read(){…..}S3c2410_adc_write(){…..}staticstructfile_operationss3c2410_fops={

open: s3c2410_adc_open,

read: s3c2410_adc_read,

write:s3c2410_adc_write,

release:s3c2410_adc_release,};S3c2410_adc_init(){…..}S3c2410_adc_exit(){…..}2023/7/22驱动程序设计的总体构思定义一个数据结构typedefstruct{

structsemaphorelock;

wait_queue_head_twait;

intchannel;存放具体操作的A/D通道

intprescale;操作时的比例因子值}ADC_DEV;

staticADC_DEVadcdev;read()函数的功能是：读取数据结构中，channal指向的A/D通道值。Write()函数的功能是向数据结构写A/D通道值和比例因子值。2023/7/22驱动程序设计的总体构思typedefstruct{

structsemaphorelock;

wait_queue_head_twait;

intchannel;intprescale;}ADC_DEV;

staticADC_DEVadcdev;S3c2410_adc_open(){…..}S3c2410_adc_release(){…..}S3c2410_adc_read(){…..}S3c2410_adc_write(){…..}staticstructfile_operationss3c2410_fops={

open: s3c2410_adc_open,

read: s3c2410_adc_read,

write:s3c2410_adc_write,

release:s3c2410_adc_release,};S3c2410_adc_init(){…..}S3c2410_adc_exit(){…..}2023/7/22驱动程序各函数的功能这个函数在什么时候运行？1、S3c2410_adc_init(){…..}安装驱动程序时，运行这个函数。设：生成的驱动程序的文件名为:adc.o则在运行insmodadc.o时执行此函数。2023/7/22驱动程序各函数的功能这个函数的主要功能是什么？1、S3c2410_adc_init(){…..}（1）申请中断，使用request_irq（）函数。（2）申请主设备号，使用register_chrdev（）函数。

（3）创建设备文件的目录和设备文件。使用devfs_mk_dir()和devfs_register（）函数。

2023/7/22驱动程序各函数的功能这个函数什么时候运行？2、S3c2410_adc_exit(){…..}卸除驱动程序时，运行这个函数。设：在运行insmodadc.o时，生成一个名为adc的模块驱动程序（可以用lsmod来查看）。则在运行rmmodadc时执行此函数,这是删除已经安装的驱动程序。2023/7/22驱动程序各函数的功能这个函数的主要功能是什么？2、S3c2410_adc_exit(){…..}（3）删除已申请中断，使用free_irq（）函数。（2）删除已申请主设备号，使用unregister_chrdev（）函数。

（1）删除设备文件的文件和目录。使用devfs_unregister()函数。

2023/7/22驱动程序各函数的功能这个函数的主要功能是什么？3、S3c2410_adc_open(){…..}初始化数据结构typedefstruct{

structsemaphorelock;

wait_queue_head_twait;

intchannel; intprescale;}ADC_DEV;

staticADC_DEVadcdev;2023/7/22驱动程序各函数的功能这个函数的主要功能是什么？4、S3c2410_adc_release{…..}可以理解成，未做什么。设想成空函数2023/7/22驱动程序各函数的功能这个函数的主要功能是什么？5、S3c2410_adc_write{…..}

将应用程序传来的a/d通道和比例因子信息，保存到数据结构中。思考：write(指针，数据指针，数据长度)，每次只能传送一个数据，如何传送2个数据（a/d通道和比例因子）？“a/d通道”+“比例因子”=新的数新的数“a/d通道”+“比例因子”2023/7/22驱动程序各函数的功能这个函数的主要功能是什么？6、S3c2410_adc_read{…..}

读出a/d的模拟电压值，有3个通道，读那一个？由数据结构中的值来决定。思考：a/d转换的几个过程？2023/7/22驱动程序各函数的功能A/d转换的步骤:(1)给数据结构加锁。不准改变数据结构中元素的数据。(3)向ADC控制寄存器写数据，告诉A/D转换开始工作。(4)A/D转换要花费时间，所以在A/D开始转换后，程序进入休眠状态，让CPU去做其它工作。(2)向ADC控制寄存器写数据，告诉选择那一个A/D转换通过道。2023/7/22驱动程序各函数的功能A/d转换的步骤:(5)A/D转换完成后，唤醒程序继续执行。(6)ADC数据寄存器的低10位就是模拟信息对应的数值。（因为S3C2410内部是10