linux驱动程序进入内核

ARM-uClinux下编写加载驱动程序详细过程本文主要介绍在uClinux下，通过加载模块的方式调试10控制蜂鸣器的驱动程序。实验过程与上篇文章所讲的过程基本相似，更多注重细节及注意事项。本文适合学习ARM—Linux的初学者。//==================================================================硬件平台：MagicARM2200教学试验开发平台（LPC2290）Linuxversion2.4.24，gccversion2.95.3电路连接：P0.7——蜂鸣器，低电平发声。实验条件：uClinux内核已经下载到开发板上，能够正常运行；与宿主机相连的网络、串口连接正常。//==================================================================编写蜂鸣器的驱动程序相对来说容易实现，不需要处理中断等繁琐的过程，本文以蜂鸣器的驱动程序为例，详细说明模块化驱动程序设计的主要过程和注意事项。一、编写驱动程序驱动程序的编写与上文所说的编写过程基本相同，这里再详细说明一下。//==========================================//蜂鸣器驱动程序：beep.c文件//#include<linux/module.h>#include<linux/kernel.h>#include<linux/module.h>#include<linux/kernel.h>#include<linux/types.h>#include<linux/fs.h>#include<linux/errno.h>/*内核相关*//*linux定义类型*//*文件系统file_opertions结构体定义*//*出错信息*//*PINSEL0注意：低2位是UART0复用口，不要改动*/#definePINSEL0(*((volatileunsigned*)0xE002C000))/*P0口控制寄存器*/#defineI00PIN(*((volatileunsigned*)0xE0028000))#defineIO0SET(*((volatileunsigned*)0xE0028004))#defineIO0DIR(*((volatileunsigned*)0xE0028008))#defineIO0CLR(*((volatileunsigned*)0xE002800C))#defineMAJOR_NUMBER254/*自定义的主设备号*/#defineBEEP_CMD0/*自定义的控制命令*//*函数声明*/staticintbeep_open(structinode*inode,structfile*file);staticintbeep_ioctl(structinode*inode,structfile*file,unsignedintcmd,unsignedlongarg);staticintbeep_release(structinode*inode,structfile*file);staticintbeep_init(void);staticvoidbeep_cleanup(void);/*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x*//*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^/volatilestaticintbeep_major=MAJOR_NUMBER;/*全局变量：主设备号自定义为254*//*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x*//*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^//*注册函数：用到file_operations结构体。将蜂鸣器结构体自命名为beep_test，在注册模块时要用到*/staticstructfile_operationsbeep_test={owner:THIS_MODULE,ioctl:beep_ioctl,open:beep_open,release:beep_release,};/*注意：此处的分号(；)不要丢掉*//*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x**x*//*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^/#defineBEEPCON0x00000080staticvoidbeep_port_init(void)//蜂鸣器端口初始化：设置P0.7口为输出，初始值为高(蜂鸣器不发声){IO0DIR=BEEPCON;IO0SET=BEEPCON;}staticvoidbeep(intbeep_status)//蜂鸣器操作：根据参数(beep_status)状态判断是否发声{if(beep_status==0)IO0CLR=BEEPCON;elseIO0SET=BEEPCON;}staticintbeep_open(structinode*inode,structfile*file)//beep_test结构体中的open()函数实体，以下同{MOD_INC_USE_COUNT;//注册模块数加1beep_port_init();return0;}staticintbeep_ioctl(structinode*inode,structfile*file,unsignedintcmd,unsignedlongarg){if(cmd==0){printk("beepon!\n");beep(0);}else{printk("beepoff!\n");beep(1);}return0;}staticintbeep_release(structinode*inode,structfile*file){MOD_DEC_USE_COUNT;//模块数减1return0;}staticintbeep_init(void)//模块加载、初始化函数：将模块加载到内核运行{intresult;result=register_chrdev(beep_major,"named_beep",&beep_test);if(result<0){printk(KERN_INFO"beep:can'tgetmajornumber\n");returnresult;}if(beep_major==0)beep_major=result;printk(KERN_INFO"beep:initOK!\n");/*注意：驱动程序运行在内核空间，从内核打印信息要用printk()函数而不是printf()函数，而且要配有优先级*/return0;}staticvoidbeep_cleanup(void)//模块卸载函数：将模块从内核卸载出去{unregister_chrdev(beep_major,"named_beep");}/*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^//*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^*^//*以下部分是驱动程序的关键，后面做详细说明*///module_init(beep_init);//module_exit(beep_cleanup);intinit_module(void)//加载模块{returnbeep_init();}voidcleanup_module(void)//卸载模块{beep_cleanup();}////驱动程序文件结束//以上是整个驱动程序文件的全部内容，将文件保存，这里将其命名为beep.c。整个驱动程序很简单，只填写了几个操作函数beep_open()、beep_release()和beep_ioctl()。其实控制蜂鸣器用beep_ioctl()—个函数即可，其它函数基本都是空操作。在驱动文件最后的两个函数对驱动程序来数是及其重要的。应用程序与内核的区别就是应用程序从头到尾完成一个任务，而内核则为以后处理某些请求而注册自己，完成这个任务后，他的“主”函数就立即终止。换句话说，init_module()函数(名称不能更改)是模块入口点，如同应用程序的main()函数一样，换句话说，模块入口点init_module()函数的任务就是为以后调用模块的函数做准备；cleanup_module()函数(名称不能更改)是模块的第二个入口点，此函数仅当模块被卸载前才被调用。它的功能是去掉init_module()函数所作的事情。这两个函数由〈linus/modele.h〉头文件声明，有关模块实现的源代码可以参见../kernel/module.c。init_module()函数在模块被加载时执行,模块的初始化就是通过调用init_module()函数完成的。它注册驱动设备，需调用register_chrdev()函数实现。register_chrdev有3个参数：(1):希望获得的设备主号，即beep_major全局变量，如果是0,系统将选择一个没有被占用的设备号返回；(2):设备文件名，自定义设备文件名，这里用named_beep，它返回这个驱动程序所使用的主设备号；(3):用来登记驱动程序实际执行操作的函数指针，即beep_test结构体。如果登记成功，register_chrdev返回设备的主设备号；否则返回一个负值。模块是内核的一部分，但并未被编辑到内核中，他们被分别编译和连接成目标文件。用命令insmod插入一个模块到内核中，用命令rmmod卸载一个模块。这两个命令分别调用init_module()函数和cleanup_module()函数。关于insmod和rmmod命令，后面还会用到。在2.3版本以后的Linux内核中，提供了一种新的方法来命名这两个函数。例如可以定义beep_init()和beep_cleanup()两个函数，然后在源代码文件末尾使用下面的语句，其效果是一样的。module_init(beep_init);module_exit(beep_cleanup);注意：这两个宏是在〈linux/init.h〉中被定义的，所以源码文件中必须包括这个头文件。而且，这两行语句必须在函数声明后使用，否则会编译出错。驱动程序部分先暂且介绍到这，继续往下介绍，如何将驱动程序加载到内核中去，又如何利用驱动程序来控制蜂鸣器发声。二、编译驱动程序编译驱动程序的过程比较无聊，按照步骤一步一步进行即可。但首先需要了解linux的基本操作命令，最好会Makefile文件的编写，至少能看懂也行。下面一步一步的介绍:1、将驱动程序beep.c文件传到宿主机中。这里所说的“宿主机”是运行Linux的PC机，可以是安装了Linux操作系统的本地机，亦可以是Linux服务器。由于嵌入式Linux的开发板资源有限，不可能在开发板上运行开发和调试工具。统称需要交叉编译调试的方式进行，即“宿主机+目标板”的形式。程序在宿主机上编译—连接—定位，得到的可执行文件则在目标板上运行。而“目标板”就是实验的硬件平台MagicARM2200教学试验开发平台。本实验是在PC机上通过虚拟机搭建的宿主机。目标板和宿主机通过串口和网口连接，其中串口当作终端，作为人机交互界面。若目标板可以看成一台计算机的话，那么串口终端就相当于这台计算机的显示器，通过linux命令对目标板进行相关操作；而网口是与宿主机相连接，作为数据传输、共享的通道。这里利用linux的NFS服务器将宿主机系统下/home/armwork目录作为共享目录，在目标板上通过mount命令将此目录挂在到目标板上的/mnt目录下，于是打开目标板的/mnt目录所见的内容就是宿主机上/home/armwork目录的内容。当然以上所说的内容包括宿主机的建立、交叉开发环境（arm-elf-gcc）的安装、uClinux系统移植、网卡串口驱动、嵌入TCP/IP协议栈等工作都已经做好，这里只是利用这一平台介绍驱动程序的编写。而且这些工作步骤也比较单调，可以很容易找到现成的步骤说明，这里就不做过多说明了。说了一堆前提条件，现在开始继续。下面的工作都是在宿主机上进行的。前面所说的beep.c驱动文件是在Windows环境下编写的（当然也可以在Linux下编写，如用vi编写），使用SSHSecure或FlashFXP等FTP工具，将beep.c文件上传到宿主机中，先在宿主机的/home/armwork目录下建立一个新目录命名为beep。在宿主机的终端命令行上输入下面两条命令：（这里假定宿主机中已经存在有/home/armwork目录，当然也可以直接在图形编辑环境下新建目录）cd/home/armworkmkdirbeepcdbeep这三条命令意思分别为：将/home/armwork目录指定为当前目录；在当前目录下建立beep目录；将beep目录指定为当前目录。然后，利用FTP工具将beep.c文件上传到刚刚建立的beep目录下，输入ls命令显示当前目录下的内容：ls-l（命令均为为字母l,不是数字1）显示内容为文件的详细信息：-rw-r--r--1rootroot28915月518:12beep.c依次为操作权限、用户、文件大小、日期、文件名等信息。2、编写Makefile文件。以下是Makefile文件的详细内容，将其保存命名为Makefile（文件名不能更改）#各项对应驱动程序的文件名。EXEC=beepOBJS=beep.oSRC=beep.c#交叉环境所在的目录，根据各自机器存放位置修改。INCLUDE=/usr/src/uClinux-dist/linux-2.4.x/include#所使用的交叉环境CC=arm-elf-gccLD=arm-elf-ldMODCFLAGS=-D__KERNEL__-I$(INCLUDE)-Wall-O2-fno-strict-aliasing-fno-common-pipe-fno-builtin-D__linux__-g-DNO_MM-mapcs-32-march=armv4-mtune=arm7tdmi-mshort-load-bytes-msoft-float-nostdinc-iwithprefixincludeLDFLAGS=-marmelf-rall:$(EXEC)$(EXEC):$(OBJS)$(LD)$(LDFLAGS)-o$@$(OBJS)%.o:%.c$(CC)$(MODCFLAGS)-mapcs-c$<-o$@clean:-rm-f$(EXEC)*.elf*.gdb*.o##其中代码的含义这里不做详细讲解，其作用就是将beep.c文件编译生成beep.o文件和beep可执行文件。关于Makefile文件的编写，可以参考相关资料，这里不对写法做详细说明。3、编译驱动程序。用同样的方法，将Makefile文件上传到宿主机的beep目录下。可以利用ls命令查看目录内容。确定文件正确并传输成功，在beep目录下输入make命令编译。#make显示如下结果：arm-elf-gcc-D__KERNEL__-I/usr/src/uClinux-dist/linux-2.4.x/include-Wall-O2-fno-strict-aliasing-fno-common-pipe-fno-builtin-D__linux__-g-DNO_MM-mapcs-32-march=armv4-mtune=arm7tdmi-mshort-load-bytes-msoft-float-nostdinc-iwithprefixinclude-mapcs-cbeep.c-obeep.oarm-elf-ld-marmelf-r-obeepbeep.omake命令是在当前目录下找到Makefile文件，并对Makefile文件的代码进行解析、执行。而Makefile文件就类似于DOS下的批处理文件。如果遇到问题请查看Makefile文件、操作权限等是否正确如果一切顺利，那么驱动程序就编译成功了，beep目录下会多出几个文件，用ls命令查看：#ls-l显示如下：-rw-r--r--1rootroot867625月609:35beep-rw-r--r--1rootroot28915月518:12beep.c-rw-r--r--1rootroot866245月609:35beep.o-rw-r--r--1rootroot5475月514:35Makefile其中beep文件即为可执行文件。后面介绍要加载到模块的文件就是此文件。三、加载模块到内核前面已经把驱动程序beep.c编译成可执行文件beep，那么这个beep可执行文件即为要加载的所谓的“模块”。既然模块已经做好，下面的工作就轻松了，加载工作非常简单。加载模块的工作是在目标板上进行的，因为我们所要做的就是为目标板做驱动程序，所要加载的模块是要加载到目标板上的uClinux内核中。宿主机与目标板上都运行着linux系统，而其用途是不同的，这一点一定要注意，不要混淆。这里再强调一遍：宿主机的Linux系统安装有编译调试工具，为的是编译C语言程序，生成目标文件（.0文件）和可执行文件。而目标板上的uClinux系统是为实际应用所做的系统，它仅仅是为了直接运行宿主机所生成的可执行代码。这样做的目的就是为了节省目标板的硬件开销，或者说是为了完成在目标板上不可能完成的工作，即编译调试程序。首先运行目标板，成功运行uClinux系统，并成功把宿主机上的/home/armwork目录挂在到目标板的/mnt目录下。这一步的作用前面已经说过，是为了让目标板共享宿主机上的/home/armwork目录，即要想打开宿主机上的/home/armwork目录，只要打开目标板上的/mnt目录就可以了。于是前面所编译生成的beep可执行文件就可以直接通过这个目录获取了。以下操作都是对目标板进行的，这就需要通过串口的人机终端进行操作。首先连接好串口数据线。若在Windows下，则打开超级终端（开始-＞所有程序-＞附件-＞通讯-＞超级终端），新建一个超级终端并设置参数使之与目标板相匹配。若在宿主机Linux下，则启动minicom（调整好终端命令行的大小后，输入minicom命令）根据minicom的提示，按CTRL+A，松开后再按Z,进入minicom配置界面，同样要配置成与目标板相匹配的参数。以下操作都是在超级终端或minicom下进行输入的。接下来，在目标板上建立设备节点，输入如下命令：cd/mnt/beeprm-f/dev/beepmknod/dev/beepc2540这两行命令分别为：设置/mnt/beep目录为当前目录；强行删除原有相同名称的设备节点；创建名为beep的设备节点，类型为字符型设备，主设备号为254，从设备号为0。因为/mnt目录已经被挂在到宿主机的/home/armwork目录了，那么查看/home/armwork目录下的文件就可以通过查看/mnt目下的文件方式实现了。从命令中能够看出，设备节点是存储在/dev目录下的，可以通过下面命令查看系统已经建立了哪些设备节点。ls/dev接下来，加载模块到内核，使用insmod命令insmodbeep这一命令将当前目录(/mnt/beep目录)下的beep刻执行文件加载到内核中，执行insmod命令，即调用init_modele()函数，显示结果如下：Usingbeepbeep:initOK!第一句是系统提示的输出，后一句是在驱动程序的init_modele()函数中执行beep_init()函数实现的输出，可以根据需要修改beep_init()函数。以上工作需要多次输入命令，操作繁琐，容易出错。要解决这一问题可以将以上输入的命令编写到一起，保存为一个文本文件，如下：#!/bin/shrm-f/dev/beepmknod/dev/beepc2540insmodbeep将以上代码保存自命名为loadbeep文件，要加载模块的时候只需执行loadbeep文件即可。>./loadbeep注意：是“.”和“/”后面跟文件名，表示执行此文件。执行此文件等同于执行以上命令。同时还用注意权限问题，如果出现“./loadbeep:Permissiondenied"提示信息，表示目标板没有对宿主机文件执行的权限。这时需要在宿主机上修改loadbeep文件的使用权限，在宿主机的root用户(linux下拥有最好权限的用户)下输入以下命令：#chmod755loadbeep这样，其它用户就拥有执行该文件的权限了。其中命令前的“#”表示root用户，“$”表示其它用户。若模块使用后，不再需要，则可以使用rmmod命令卸载模块：rmmodbeep这一命令将调用cleanup_module()函数。若要查看当前已经加载过的设备模块，可以使用lsmod命令查看：lsmod这一命令只是输出的是/proc目录下的modules文件，当然可以用cat命令直接查看该文件。至此，模块加载工作也完成了。四、编写应用程序，测试驱动模块编写测试应用程序和编写驱动程序的过程基本相同，这里不再重复，程序代码如下：//==========================================//测试程序：main.c文件//#include<fcntl.h>main(){intfd;inti;fd=open("/dev/beep",O_RDONLY);/*打开设备文件beep，O_RDONLY表示以只读方式打开，并会调用驱动程序中的beep_open()函数*/if(fd==-1)//若打开失败，则报告出错，退出{printf("Cannotopenfile\n");exit(-1);}for(i=0;i<3;i++)//让蜂鸣器每隔1秒响一次，共响三次{ioctl(fd,0,0);//IO操作函数，指令码为0，调用驱动程序中的beep_ioctl()函数，控制蜂鸣器发声sleep(1);//Linux系统函数，让进程暂停一段时间，可用于延时，时间单位是秒ioctl(fd,1,0);//IO操作函数，指令码为1，调用驱动程序中的beep_ioctl()函数，控制蜂鸣器停止发声sleep(1);}close(fd);//关闭设备文件，并会调用驱动程序中的beep_release()函数printf("Success!\n");//用户程序运行在用户空间，打印信息用printf()函数return(0);}////测试程序文件结束//==========================================测试程序完成，下面将测试程序按照上传驱动程序的方法上传到宿主机中。在宿主机的/home/armwork目录下新建一个目录，这里命名为exc目录。将测试程序main.c上传到这个目录下。下面编写编译测试程序的Makefile文件。##EXEC=mainOBJS=main.oSRC=main.cCC=arm-elf-gccBASEPATH=/usr/src/uClinux-distLIBPATH=$(BASEPATH)/libLLIBPATH=$(LIBPATH)/uClibc/libINCLUDEPATH=$(BASEPATH)/linux-2.4.x/includeLDFLAGS=-Os-g-Dlinux-D__linux__-Dunix-D__uClinux__-DEMBEDLDLIBS=-I$(LIBPATH)/uClibc/include-I$(LIBPATH)/libm-I$(LIBPATH)/libcrypt_old-I$(BASEPATH)-fno-builtin-nostartfiles-D__PIC__-fpic-msingle-pic-base-I$(INCLUDEPATH)LDLIBS_EXEC=-Wl,-elf2flt$(LLIBPATH)/crt0.o$(LLIBPATH)/crti.o$(LLIBPATH)/crtn.o-L$(LIBPATH)/uClibc/.-L$(LLIBPATH)-L$(LIBPATH)/libm-L$(LIBPATH)/libnet-L$(LIBPATH)/libdes-L$(LIBPATH)/libaes-L$(LIBPATH)/libpcap-L$(LIBPATH)/libcrypt_old-L$(LIBPATH)/libssl-L$(LIBPATH)/zlib-lcLDLIBS_OBJS=-call:$(EXEC)$(EXEC):$(OBJS)$(CC)$(LDFLAGS)$(LDLIBS)$(LDLIBS_EXEC)-o$@$(OBJS)%.o:%.c$(CC)$(LDFLAGS)$(LDLIBS)$(LDLIBS_OBJS)-c$<-o$@clean:-rm-f$(EXEC)*.elf*.gdb*.o##保存并命名为Makefile(文件名不能更改)，将当前目录设置为/home/armwork/exc目录，上传Makefile文件到当前目录中，输入make命令，编译测试程序main.c文件，生成main.o目标文件和main可执行文件。显示输出以下结果：arm-elf-gcc-Os-g-Dlinux-D__linux__-Dunix-D__uClinux__-DEMBED-I/usr/src/uClinux-dist/lib/uClibc/include-I/usr/src/uClinux-dist/lib/libm-I/usr/src/uClinux-dist/lib/libcrypt_old-I/usr/src/uClinux-dist-fno-builtin-nostartfiles-D__PIC__-fpic-msingle-pic-base-I/usr/src/uClinux-dist/linux-2.4.x/include-c-cmain.c-omain.oarm-elf-gcc-Os-g-Dlinux-D__linux__-Dunix-D__uClinux__-DEMBED-I/usr/src/uClinux-dist/lib/uClibc/include-I/usr/src/uClinux-dist/lib/libm-I/usr/src/uClinux-dist/lib/libcrypt_old-I/usr/src/uClinux-dist-fno-builtin-nostartfiles-D__PIC__-fpic-msingle-pic-base-I/usr/src/uClinux-dist/linux-2.4.x/include-Wl,-elf2flt/usr/src/uClinux-dist/lib/uClibc/lib/crt0.o/usr/src/uClinux-dist/lib/uClibc/lib/crti.o/usr/src/uClinux-dist/lib/uClibc/lib/crtn.o-L/usr/src/uClinux-dist/lib/uClibc/.-L/usr/src/uClinux-dist/lib/uClibc/lib-L/usr/src/uClinux-dist/lib/libm-L/usr/src/uClinux-dist/lib/libnet-L/usr/src/uClinux-dist/lib/libdes-L/usr/src/uClinux-dist/lib/libaes-L/usr/src/uClinux-dist/lib/libpcap-L/usr/src/uClinux-dist/lib/libcrypt_old-L/usr/src/uClinux-dist/lib/libssl-L/usr/src/uClinux-dist/lib/zlib-lc-omainmain.o编译后，该目录多出几个文件。用ls命令查看详细文件信息，显示结果如下-rwxr--r--1rootroot294645月611:34main-rw-r--r--1rootroot5155月517:31main.c-rwxr-xr-x1rootroot7423365月611:34main.gdb-rw-r--r--1rootroot68285月611:34main.o-rw-r--r--1rootroot9515月514:42Makefile从显示结果可以看出，现在的main可执行文件只有宿主机的root用户拥有可执行权限，其它用户只拥有只读权限，使用chmod命令更改权限：#chmod755main用ls命令查看修改后的文件详细信息为：-rwxr-xr-x1rootroot294645月611:34main这样，目标板也拥有对该文件的可执行权限了。现在回过头来再看目标板，通过超级终端，设置当前目录为/mnt/exc目录，执行main文件（输入./main命令），一切正常则可以听到测试程序所设计的：蜂鸣器每秒响一声，共响三声，同时超级终端有如下显示输入：beepon!beepoff!beepon!beepoff!beepon!beepoff!Success!其中最后一条“Success!”是在测试程序主函数里倒数第二条代码实现的（见前面的测试程序），其它显示是在驱动程序中beep_ioctl（）函数里实现的。至此，测试工作完成。五、总结本文从编写驱动程序开始到编译驱动程序、加载模块一直到测试驱动程序，详细的介绍了如何在ARM的uClinux系统环境下加载模块化驱动程序及具体实现过程，完整阐述了模块化驱动程序的编写方法及注意事项，对ARM-Linux的初学者来说能起到一定的引导作用。而本文对Makefile文件的编写及分析没有进行介绍，在以后的文章中会详细介绍Makefile文件的编写。以上所完成的实验过程是在MagicARM2200教学试验开发平台实验测试通过的，所将内容大多是我的个人理解，而我也只是初学者，因此纰漏在所难免，也望各位读者指教。全文完Linux下编写驱动程序2008年05月01日星期四18:44摘要：设备驱动程序是操作系统内核与机器硬件之间的接口。设备驱动程序为应用程序屏蔽了硬件的细节。那么驱动程序如何书写实现这一接口功能是本文讨论的重点，并以一简单的驱动程序介绍书写细节。在用户进程调用驱动程序时，系统进入核心态，这时不再是抢先式调度。(应用程序一般是在用户态下进行)也就是说系统必须在驱动程序的子函数返回后才能进行其它的工作，即驱动程序不能进入死循环。字符型设备驱动程序的编写包含一下信息：#define_NO_VERSION_#include<linux/modules.h>#include<linux/version.h>charkernel_version[]=UTS_RELEASE这段定义了一些版本信息，虽然用处不大，但也必不可少。<linux/config.h>最好要包含。由于用户进程是通过设备文件同硬件打交道，对设备文件的操作不外乎就是一些系统调用，如open，read，write，close„„，(注意，不是fopen,fread,)但是如何把系统调用和驱动程序联系起来呢？这需要了解一个非常关键的数据结构：structfile_opertions{int(*seek)(struetinode*,structfile*,off_t,int);/*文件定位*/int(*read)(struetinode*,structfile*,char,int);/*读取数据*/int(*write)(struetinode*,structfile*,off_t,int);/*写数据*/int(*readdir)(struetinode*,structfile*,structdirent*,int);/读取相关目录*/int(*select)(structinlde*,structfile*,int,select_table*);/非阻塞设备访问*/int(*ioctl)(structinlde*,structfile*,unsignedint,unsignedlong);int(*mmap)(structinlde*,structfile*,structvm_area_struct*);int(*open)(structinlde*,structfile*);int(*release)(structinlde*,structfile*);int(*fsync)(struetinlde*,struetfile*);/*强制同步*/int(*fasync)(structinlde*,structfile*);int(*check_media_change)(structinlde*,structfile*);int(*revalidata)(dev_tdev);/*使设备重新有效*/}其中read,write,open,close(release),ioctl是最核心的，必须实现的。这个结构体的每个成员的名字都对应着一个系统调用。用户进程利用系统调用在对设备文件进行诸如read/write操作时，系统调用通过设备文件的主设备号找到相应的设备注册程序,然后读取这个数据结构相应的函数指针,接着把控制权交给该函数。这是linux的设备驱动程序工作的基本原理。既然是这样，则编写设备驱动程序的主要工作就是编写子函数，并填充file_operatons的各个域。以下是简单的字符型设备的驱动程序编写方式，例子程序并不牵扯到具体设备，只是个编写框架。#include<linux/types.h>//Linux基本类型定义#include<linux/fs.h>//文件系统相关头文件#include<linux/mm.h>//memmorymanagement内存管理#include<linux/errno.h>//错误代码#include<asm/segment.h>//汇编文件unsignedinttest_major=0;/*定义一个主设备号(主设备号、从设备号在Linux设备管理中有相关介绍)*/staticintread_test(structinode*inode,structfile*file,char*buf,intcount){/*本函数对应于file_opertions中read的实现，函数名自己定义。inode为设备节点，file为设备文件描述符(open()打开后自动或得)，buf为数据缓冲区，count为数据传送个数。“static”这里修饰函数名表示函数只在本文件中有效。这里函数只实现简单数据拷贝功能。*/intleft;if(verify_area(VERIFY_WRITE,buf,count)==-EFAULT)//验证缓存中的数据是否有效return-EFAULT;//错误码，在<linux/errno.h>包含for(left=count;left>0;left--){__put_user(1,buf,1);/*“__”表示内核调用函数，此函数表示把数据从内核空间放到用户空间，参数依次表示：填充数、用户空间、数据量。*/buf++;}returncount;}这个函数是为read调用准备的。当调用read时，read_test()被调用，它把用户的缓冲区全部写1。buf是read调用的一个参数。它是用户进程空间的一个地址。但是在read_test被调用时，系统进入核心态(内核空间)，必须用—put_user()，这是kernel提供的一个函数，用于向用户传送数据。另外还有很多类似功能的函数，参考内核调用接口函数。在向用户空间拷贝数据之前，必须验证buf空间是否可用。这就用到verify_area()。staticintwrite_test(structinode*inode*inode,structfile*file,constchar*buf,intcount){returncount;}写数据函数，具体没有实现，直接返回计数值。staticintopen_test(structinode*inode,structfile*file)MOD_INC_USE_COUNT;//宏：注册模块数加1return0;//返回0表示成功，根据函数自己定义。}这个函数比较简单，它不牵扯到设备文件，仅将模块数加1。staticvoidrelease_test(structinode*inode,structfile*file){MOD_DEC_USE_COUNT;//模块数减1}以上实现四个函数，后三个函数都是空操作，实际调用发生时什么也不做，它们仅仅为file_operations结构体提供函数指针。下面开始注册刚刚写好的函数structfile_operationstest_fops=/*file_operations结构体名，test_fops结构体对象*/{NILL,/*seek*/read_test,write_test,NULL,/*test_readdir*/NULL,/*test_mmap*/open_test,release_test,NULL,/*test_fsvnc*/NULL,/*test_fasync*//*其它位置均填为空NILL*/};设备驱动程序的主体可以说是写好了，现在把驱动程序嵌入内核。驱动程序可用按照两种方式编译。一种是编译进内核(kernel)，另一种是编译成模块(modules)如*.0文件，如果编译进内核的话，会增加内核的大小，还要改动内核的源文件，而且不能动态的卸载，不利于调试，所以推荐使用模块方式。1、登记注册设备：方式一：编译进内核，利用函数init_module()intinit_module(void){intresult