课程：信息安全系统设计基础
班级：1353
姓名：朱荟潼，韩玉琪
学号：20135337，20135317
实验日期：2015.11.17 15:30—17:30
实验名称：外设驱动程序设计实验目的与要求：
1.掌握实时系统应用和驱动程序的编写
2.选择某个接口电路实验仪器：（终于会在markdown里面插入表格了好开心~~）
<tr><td>实验仪器</td><td>型号</td><td>数量</td></tr> <tr><td>计算机</td><td>Lenovo</td><td>1</td></tr> <tr><td>虚拟Linux环境</td><td>Redhat 9.0</td><td>1</td></tr> <tr><td>Arm开发板</td><td>UP-NETARM2410-CL</td><td>1</td></tr> </table>一、实验内容
1.阅读和理解源代码
(1)功能
- demo_read,demo_write 函数完成驱动的读写接口功能，do_write 函数实现将用户写入的数据逆序排列，通过读取函数读取转换后的数据。这里只是演示接口的实现过程和内核驱动对用户的数据的处理。
（2）源代码框架
#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);（3）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
<linux/proc_fs.h>头文件2.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。
注意：如果编译的时候出现问题，可能是在/usr/src 下没有建立一个 linux 连接，可以使用下面的命令：
[root@zxt 01_demo]# cd /usr/src/ [root@zxt src]# ln –sf linux-2.4.20-8 linux [root@zxt src]# ls debug linux linux-2.4 linux-2.4.20-8 redha附：
- ln指令的用法是连接，使用格式是ln [options] source dist，这里我们用到的sf参数的含义是：-f：链接时先将与dist同档名的档案删除 -s：进行软链接。（软链接，又称符号链接，这个文件包含了另一个文件的路径名，特点是可以链接不同文件系统的文件，甚至可以链接不存在的文件。）3.测试驱动程序
(1)建立设备节点
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。 #mknod /dev/demo c 254 0(2)插入驱动模块demo.o
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。 [root@zxt 01_demo]# insmod demo.o Warning: loading demo.o will taint the kernel: no license See http://www.tux.org/lkml/#export-tainted for information about tainted modules Module demo loaded, with warnings(3)使用测试程序进行测试
- 成功后会出现下面的结果： [root@zxt 01_demo]# ./test_demo write 32 bytes data to /dev/demo 0: 0 1 2 3 1: 4 5 6 7 2: 8 9 10 11 3: 12 13 14 15 4: 16 17 18 19 5: 20 21 22 23 6: 24 25 26 27 7: 28 29 30 31 ***************************************************** Read 32 bytes data from /dev/demo 0: 31 30 29 28 1: 27 26 25 24 2: 23 22 21 11 3: 12 13 14 15 4: 16 17 18 19 5: 20 10 9 8 6: 7 6 5 4 7: 3 2 1 0 ***************************************************** 如果模块没有成功插入的话，会出现下面的情况： [root@zxt 01_demo]# ./test_demo ####DEMO device open fail####(4)测试读过程
在驱动模块成功插入后，会在/dev 下面建立一个叫做 demo 的设备文件，我们也可以使用 cat 命令来直接调用 read 函数，来测试读过程。 [root@zxt demo]# cat /dev/demo/0 device open success!二、遇到的问题
1.需要修改makefile
makefile中两行宏变量定义用于使用armv4l-unknown-linux-gcc编译器编译驱动：
#KERNELDIR = /arm2410cl/ kernel/linux-2.4.18-2410cl/ #CROSS_COMPILE= armv4l-unknown-linux-由于makefile文件中KERNEL_PATH设置和真实环境有点不同，修改makefile文件中的路径就好了。
修改后：
KERNELDIR = /usr/src/linux #KERNELDIR = /arm2410cl/ kernel/linux-2.4.18-2410cl/ INCLUDEDIR = $(KERNELDIR)/include #CROSS_COMPILE=armv41-unknown-linux-