信息安全系统设计基础实验四：外设驱动程序设计 20145222黄亚奇 20145213祁玮

北京电子科技学院（BESTI）

实 验 报 告

封 面

课程：信息安全系统设计基础 班级：1452 姓名： 黄亚奇 祁玮

学号： 20145222 20145213 成绩： 指导教师：娄嘉鹏 实验日期：2016.11.24

实验密级： 预习程度： 实验时间：10：10-12：30 仪器组次：22 必修/选修：必修 实验序号：4

实验名称： 外设驱动程序设计

实验目的与要求：
1.在掌握基于 S3C2410 的 linux 开发环境的配置和使用的基础上进行交叉编译。
2.理解驱动程序的一般设计方法。
3.正确使用连接线等实验仪器，并注意保护实验箱。实验结束之后将实验箱送回。

正文

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一、实验内容：

本次实验建立在掌握嵌入式开发平台使用方法和配置方法的基础上，要求使用windows xp,linux(red hat),arm三个系统（即NFS方式）；在linux系统中安装arm系统，然后对01_demo文件夹中的.c文件进行交叉编译。

二、实验原理

目的：驱动程序是应用程序和硬件之间的一个软件层，为（许多个）应用程序提供硬件的所有功能。为了处理并发的情况，还需要考虑互斥量和锁等机制。

特点：应用程序一般有一个 main 函数，从头到尾执行一个任务；驱动程序却不同，它没有main函数，通过使用宏module_init(初始化函数名)。

用法：将初始化函数加入内核全局初始化函数列表中，在内核初始化时执行驱动的初始化函数，从而完成驱动的初始化和注册，之后驱动便停止等待被应用软件调用。驱动程序中有一个宏moudule_exit(退出处理函数名)注册退出处理函数。它在驱动退出时被调用。

主要代码
test_demo.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>//其中定义了很多宏和诸如open,close函数
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>//ioctl函数的头文件

void showbuf(char *buf);
int MAX_LEN=32;

int main()
{
    int fd;
    int i;
    char buf[255];

    for(i=0; i<MAX_LEN; i++){//给数组元素依次赋值
        buf[i]=i;
    }

    fd=open("/dev/demo",O_RDWR);//以既可以读又可以写的方式打开文件
    if(fd < 0){
        printf("####DEMO  device open fail####
");
        return (-1);
    }
    printf("write %d bytes data to /dev/demo 
",MAX_LEN);
    showbuf(buf);//先显示一下要写入什么，然后写入
    write(fd,buf,MAX_LEN);

    printf("Read %d bytes data from /dev/demo 
",MAX_LEN);
    read(fd,buf,MAX_LEN);
    showbuf(buf);//先读出来字符串到buf中，再显示

    ioctl(fd,1,NULL);
    ioctl(fd,4,NULL);
    close(fd);
    return 0;

}

void showbuf(char *buf)
{
    int i,j=0;
    for(i=0;i<MAX_LEN;i++){
        if(i%4 ==0)
            printf("
%4d: ",j++);
        printf("%4d ",buf[i]);
    }
    printf("
*****************************************************
");
}

这段代码很简单，然而会出现一个疑问：write函数、read函数在哪里定义的？ioctl函数优势做什么的？于是我接下来查看了实验指导书的原理部分和demo.c代码。

其实，上面这段代码中出现的函数都在demo.c代码中有了定义。比如，ioctl函数的定义（严格说来，驱动程序里定义的是方法）：

	static int demo_ioctl(struct inode *inode, struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)
	{
	    printk("ioctl runing
");
	    switch(cmd){
	        case 1:printk("runing command 1 
");break;
	        case 2:printk("runing command 2 
");break;
	        default:
	            printk("error cmd number
");break;
	    }
	return 0;
	}

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。

三、实验过程&困难排查

1. 配置实验箱

   同实验一中一样，配置实验环境
   连接arm开发板；
   建立超级终端；
   启动实验平台；
   修改windows xp系统的ip使得它与arm机的ip在同一网段;
   在red hat中安装arm编译器;
   配置环境变量。

2. 进入01_demo文件夹中，尝试直接make进行自动编译。出现如下图所示的错误。

   按照指导书的提示，进行如下操作建立linux连接：

   	cd /usr/src/
   	ln -sf linux-2.4.20-8 linux
   	ls
   

   （结果）debug linux linux-2.4 linux-2.4.20-8 redhat
   然而，仍然出现上图的错误。

3. 这时，尝试按照如下内容修改01_demo文件夹中的Makefile

   KERNELDIR = /usr/src/linux
   #KERNELDIR = /arm2410cl/ kernel/linux-2.4.18-2410cl/
   INCLUDEDIR = $(KERNELDIR)/include
   #CROSS_COMPILE=armv41-unknown-linux-
   AS =$(CROSS_COMPILE)as
   LD =$(CROSS_COMPILE)ld
   CC =$(CROSS_COMPILE)gcc
   CPP =$(CC) -E
   AR =$(CROSS_COMPILE)ar
   NM =$(CROSS_COMPILE)nm
   STRIP =$(CROSS_COMPILE)strip
   OBJCOPY =$(CROSS_COMPILE)objcopy
   OBJDUMP =$(CROSS_COMPILE)objdump
   CFLAGS += -I..
   CFLAGS += -Wall -O -D__KERNEL__ -DMODULE -I$(INCLUDEDIR)
   TARGET = demo
   OBJS = demo.o hello.o
   SRC = demo.c hello.c
   all: $(OBJS)
   demo.o: demo.c
   $(CC) -c $(CFLAGS) $^ -o $@
   hello.o:hello.c
   $(CC) -c $(CFLAGS) $^ -o $@
   install:
   install -d $(INSTALLDIR)
   install -c $(TARGET).o $(INSTALLDIR)
   clean:
   rm -f *.o *~ core .depend
   

4. 再次进行make之后，系统不再提示错误。然而少了最后对于testdemo.c的编译。于是，我们进行了手动编译。最后执行./testdemo.

四、实验中遇到的疑惑和困难

内核地址不正确导致调试不成功，使用命令“whereis”寻找到内核地址为：
/usr/src/linux-headers-3.2.0-29-generic-pae/kernel # /lib/modules/$(shell uname -r)/build/