20145216 20145330 《信息安全系统设计基础》 实验四 模块方式驱动实验
实验报告封面
实验步骤
1、阅读和理解源代码
进入/arm2410cl/exp/drivers/01_demo，使用vi 编辑器或其他编辑器阅读理解源代码。
2、实验开始前配置环境变量
3、编译驱动模块及测试程序上面介绍了在 Makefile 中有两种编译方法，可以在本机上使用gcc 也可以使用交叉编译器进行编译，这里我们只介绍用交叉编译器进行编译的结果。
4、测试驱动程序如果使用 gcc 编译的话，需要通过下面的命令来建立设备节点，如果使用交叉编译器的话，不需要建立设备节点。
首先要插入驱动模块demo.o，然后可以用lsmod 命令来查看模块是否已经被插入，在不使用该模块的时候还可以用rmmod 命令来将模块卸载。
根据上述命令输入：
下面使用测试程序来进行测试：./test_demo
直接运行出现请求打开失败的提示，经过多次探索问题解决运行成功
问题与解决
1、问题：忘记配置环境变量，需要将实验一armv4l文件夹要考到bc中
- 解决方法：将armv4l文件夹拷贝到bc中再次输入相关命令
输入命令./install.sb
2、问题：交叉编译器进行编译第一次输入命令出现错误
- 解决方法：
输入命令后问题解决
3、问题：在使用测试程序进行测试时，多次出现device open failed提示
- 解决方法：怀疑是前面某一步骤漏输入或者命令输错，依次再次输入排除问题，再次输入insmod demo.o，发现插件已存在于是再次运行，依然失败，排除插件插入因素
- 输入命令#mknod /dev/demo c 254 0 ,建立设备节点（因为第一次编译时根据指导书指示没有操作此步骤），进行运行发现成功。
理解源代码
- 源代码
#define DEVICE_NAME "demo"
static ssize_t demo_write(struct file *filp,const char * buffer, size_t count)
{
char drv_buf[];
copy_from_user(drv_buf , buffer, count);
…
}
static ssize_t demo_read(struct file *filp,char *buffer,size_t count,loff_t *ppos)
{
char drv_buf[];
copy_to_user(buffer, drv_buf,count);
….
}
static int demo_ioctl(struct inode *inode, struct file *file,unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
}
static int demo_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
}
static int demo_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
MOD_DEC_USE_COUNT;
DPRINTK("device release
");
return 0;
}
static struct file_operations demo_fops = {
owner: THIS_MODULE,
write:demo_write,
read: demo_read,
ioctl: demo_ioctl,
open: demo_open,
release:demo_release,
};
#ifdef CONFIG_DEVFS_FS
static devfs_handle_t devfs_demo_dir, devfs_demoraw;
#endif
static int __init demo_init(void)
{
int result;
#ifdef CONFIG_DEVFS_FS
devfs_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);
＃else
SET_MODULE_OWNER(&demo_fops);
result = register_chrdev(demo_Major, "scullc", &demo_fops);
if (result < 0) return result;
if (demo_Major == 0) demo_Major = result; /* dynamic */
#endif
printk(DEVICE_NAME " initialized
");
return 0;
}
static void __exit demo_exit(void)
{
unregister_chrdev(demo_major, "demo");
kfree(demo_devices);
printk(DEVICE_NAME " unloaded
");
}
module_init(demo_init);
module_exit(demo_exit);
注释
-
将驱动映射为标准接口
-
static struct file_operations demo_fops = {…}完成了将驱动函数映射为标准接口。
-
驱动向内核注册
-
devfs_registe（）和 register_chrdev（）函数完成将驱动向内核注册。
-
-
Open方法
Open 方法提供给驱动程序初始化设备的能力，从而为以后的设备操作做好准备，此外open操作一般还会递增使用计数，用以防止文件关闭前模块被卸载出内核。
- 递增使用计数
- 检查特定设备错误。
- 如果设备是首次打开，则对其进行初始化。
- 识别次设备号，如有必要修改 f_op 指针。
- 分配并填写 filp->private_data 中的数据。
- Release 方法
与 open 方法相反，release 方法应完成如下功能：
- 释放由 open 分配的 filp->private_data 中的所有内容
- 在最后一次关闭操作时关闭设备
- 使用计数减一
- Read 和 和 Write 方法
ssize_t demo_write(struct file *filp,const char * buffer, size_t count,loff_t *ppos)
ssize_t demo_read(struct file *filp, char *buffer, size_t count, loff_t *ppos)
read 方法完成将数据从内核拷贝到应用程序空间，write 方法相反，将数据从应用程序空间拷贝到内核。对于者两个方法，参数 filp 是文件指针，count 是请求传输数据的长度，buffer 是用户空间的数据缓冲区，ppos 是文件中进行操作的偏移量，类型为 64 位数。由于用户空间和内核空间的内存映射方式完全不同，所以不能使用象 memcpy 之类的函数，必须使用如下函数：
unsigned long copy_to_user (void *to,const void *from,unsigned long count);
unsigned long copy_from_user(void *to,const void *from,unsigned long count);
- ioctl方法
ioctl 方法主要用于对设备进行读写之外的其他控制，比如配置设备、进入或退出某种
操作模式，这些操作一般都无法通过 read/write 文件操作来完成。
- 编写中断处理函数的注意事项：
中断处理程序与普通C代码没有太大不同，不同的是中断处理程序在中断期间运行，它有如下限制：
不能向用户空间发送或接受数据
不能执行有睡眠操作的函数
不能调用调度函数
- 使用/proc文件系统
/proc 文件系统是由程序创建的文件系统，内核利用它向外输出信息。/proc 目录下的
每一个文件都被绑定到一个内核函数，这个函数在此文件被读取时，动态地生成文件的内
容。
大多数情况下 proc 目录下的文件是只读的。使用/proc 的模块必须包 含
头文件
实验感想与体会
这次实验我们耗费了整整两个课时，在阅读实验指导书后本来觉得步骤不是很多应该能很快完成。没想到遇到各种细小的问题，并不是一帆风顺的。做实验的魅力就在于要不断的尝试与探索，在这个过程中操作更加熟练知识条理更加清晰，我们这次采用了新的排除法发现查错效率高了不少，今后会继续努力的。