2019-2020-1 20175204 20175202 20175216 《信息安全系统设计基础》实验四 外设驱动程序设计
组员 20175204 张湲祯 20175202 葛旭阳 20175216 张雪原
任务一
一、实验内容
1.学习资源中全课中的“hqyj.嵌入式Linux应用程序开发标准教程.pdf”中的第十一章
2.提交康奈尔笔记的照片（可以多张）
一、笔记截图
任务二
一、实验内容
1.在Ubuntu完成资源中全课中的“hqyj.嵌入式Linux应用程序开发标准教程.pdf”中的第十一章的test试验
2.提交编译，加载模块，卸载模块，测试运行的截图（要多张，全屏，体现学号信息）
二、实验步骤
1.实验源代码
Makefile
ifeq ($(KERNELRELEASE),)
KERNELDIR ?= /lib/modules/$(shell uname -r)/build
PWD := $(shell pwd)
modules:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
modules_install:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules_install
clean:
rm -rf *.o *~ core .depend .*.cmd *.ko *.mod.c .tmp_versions
.PHONY:
modules_install clean
else
obj-m := test_drv.o
endif
test_drv.c
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <asm/uaccess.h>
#define TEST_DEVICE_NAME "test_dev"
#define BUFF_SZ 1024
/*全局变量*/
static struct cdev test_dev;
unsigned int major =0;
static char *data = NULL;
/*读函数*/
static ssize_t test_read(struct file *file,
char *buf, size_t count, loff_t *f_pos)
{
int len;
if (count < 0 )
{
return -EINVAL;
}
len = strlen(data);
count = (len > count)?count:len;
if (copy_to_user(buf, data, count)) /* ?内核??的数????用户??*/
{
return -EFAULT;
}
return count;
}
/*写函数*/
static ssize_t test_write(struct file *file, const char *buffer,
size_t count, loff_t *f_pos)
{
if(count < 0)
{
return -EINVAL;
}
memset(data, 0, BUFF_SZ);
count = (BUFF_SZ > count)?count:BUFF_SZ;
if (copy_from_user(data, buffer, count)) /* 将用户缓冲的数据复制到内核空间*/
{
return -EFAULT;
}
return count;
}
/*打开函数*/
static int test_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
printk("This is open operation
");
/* 分配并初始化缓冲区*/
data = (char*)kmalloc(sizeof(char) * BUFF_SZ, GFP_KERNEL);
if (!data)
{
return -ENOMEM;
}
memset(data, 0, BUFF_SZ);
return 0;
}
/*关闭函数*/
static int test_release(struct inode *inode,struct file *file)
{
printk("This is release operation
");
if (data)
{
kfree(data); /* 释放缓冲区*/
data = NULL; /* 防止出现野指针*/
}
return 0;
}
/* 创建、初始化字符设备，并且注册到系统*/
static void test_setup_cdev(struct cdev *dev, int minor,
struct file_operations *fops)
{
int err, devno = MKDEV(major, minor);
cdev_init(dev, fops);
dev->owner = THIS_MODULE;
dev->ops = fops;
err = cdev_add (dev, devno, 1);
if (err)
{
printk (KERN_NOTICE "Error %d adding test %d", err, minor);
}
}
/* 虚拟设备的 file_operations 结构 */
static struct file_operations test_fops =
{
.owner = THIS_MODULE,
.read = test_read,
.write = test_write,
.open = test_open,
.release = test_release,
};
/*模块注册入口*/
int init_module(void)
{
int result;
dev_t dev = MKDEV(major, 0);
if (major)
{/* 静态注册一个设备，设备号先前指定好，并设定设备名，用cat /proc/devices 来查看 */
result = register_chrdev_region(dev, 1, TEST_DEVICE_NAME);
}
else
{
result = alloc_chrdev_region(&dev, 0, 1, TEST_DEVICE_NAME);
}
if (result < 0)
{
printk(KERN_WARNING "Test device: unable to get major %d
", major);
return result;
}
test_setup_cdev(&test_dev, 0, &test_fops);
printk("The major of the test device is %d
", major);
return 0;
}
/*卸载模块*/
void cleanup_module(void)
{
cdev_del(&test_dev);
unregister_chrdev_region(MKDEV(major, 0), 1);
printk("Test device uninstalled
");
}
test_drv_load
#!/bin/sh
# 驱动模块名称
module="test_drv"
# 设备名称。在/proc/devices 中出现
device="test_dev"
# 设备文件的输性
mode="664"
group="david"
# 删除已存在的设备节点
rm -f /dev/${device}
# 加载驱动模块
/sbin/insmod -f ./$module.ko $* || exit 1
# 查到设备的主设备号
major=`cat /proc/devices | awk "\$2=="$device" {print \$1}"`
# 创建设备文件节点
mknod /dev/${device} c $major 0
# 设置设备文件属性
chgrp $group /dev/${device}
chmod $mode /dev/${device}
test_drv_unload
#!/bin/sh
module="test_drv"
device="test_dev"
# 卸载驱动模块
/sbin/rmmod $module $* || exit 1
# 删除设备文件
rm -f /dev/${device}
exit 0
test.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#define TEST_DEVICE_FILENAME "/dev/stdout" /* 设备文件名*/
#define BUFF_SZ 1024 /* 缓冲大小 */
int main()
{
int fd, nwrite, nread;
char buff[BUFF_SZ]; /*缓冲区*/
/* 打开设备文件 */
fd = open(TEST_DEVICE_FILENAME, O_RDWR);
if (fd < 0)
{
perror("open");
exit(1);
}
do
{
printf("Input some words to kernel(enter 'quit' to exit):");
memset(buff, 0, BUFF_SZ);
if (fgets(buff, BUFF_SZ, stdin) == NULL)
{
perror("fgets");
break;
}
buff[strlen(buff) - 1] = ' ';
if (write(fd, buff, strlen(buff)) < 0) /* 向设备写入数据 */
{
perror("write");
break;
}
if (read(fd, buff, BUFF_SZ) < 0) /* 从设备读取数据 */
{
perror("read");
break;
}
else
{
printf("The read string is from kernel:%s
", buff);
}
} while(strncmp(buff, "quit", 4));
close(fd);
exit(0);
}
2.命令行操作
1)在虚拟设备驱动源码目录下编译并加载驱动模块
make clean;make
chmod +x ./test_drv_load
sudo ./test_drv_load
2)编译并运行测试程序
gcc –o test test.c
sudo ./test
3)卸载驱动程序
chmod +x ./test_drv_unload
sudo ./test_drv_unload
4)通过 dmesg 命令可以查看内核打印的信息
dmesg|tail –n 10
3.实验截图
任务三
一、实验内容
1.在实验箱中通过交叉编译完成test实验
2.提交编译，加载模块，卸载模块，测试运行的截图（要多张，全屏，体现学号信息）
二、实验步骤
1.将插线连接好后测试能否连接网络，能否ping通；
2.打开虚拟机命令行终端，配置/etc/exports；
sudo vim /etc/exports
NFS允许挂载的目录及权限在文件/etc/exports中进行了定义。我们需要把/home/linux/20175204zyz/shiyan4目录共享出来，那么我们只需要在/etc/exports文件末添加如下一行：
/home/linux/20175204zyz/shiyan46 *(rw,sync,no_root_squash,no_subtree_check)
保存并推出，随后重启服务：
sudo /etc/init.d/nfs-kernel-server restart
3.在超级终端中建立实验箱中程序运行目录shiyan4
4.在超级终端中运行mount -t nfs -o nolock 192.168.0.230（宿主机IP）:/home/linux/20175204zyz/shiyan4
5.超级终端中输入命令cd shiyan4
6.最后超级终端中运行./test。
实验中遇到的问题：
问题1：make命令用后出现错误.
解决方案：经过搜索后发现时makefile文件内部格式问题:
1.命令行前缺少Tab
2.反斜线后多了空格
问题2：运行test——drv—load时出现：:-1file exists问题
解决方案：重启虚拟机就可以正常运行。
问题3：运行test时显示no such device and address问题
解决方案:打开test.c文件中将dev/test_drv_load改为dev_stdout就可以正常运行。
实验总结：
本次实验首先是学习了嵌入式Linux设备驱动开发章节，学习了分配设备号、设备注册、内核操作的相关函数的使用方法等知识，然后主要是对测试代码进行调试运行，在实验中遇到很多调试中的问题，经过博客搜索和网上搜索都能顺利解决，对于任务三主要是实验一中与实验箱的问题，只要能顺利ping通，将虚拟机挂载后就可以正常运行。本次实验让我加强了对知识的理解但意识到自己对实验任务三准备还是不够充分，还需要改进。