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11.7 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容——test驅(qū)動
1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h4>
該實(shí)驗(yàn)是編寫最簡單的字符驅(qū)動程序，這里的設(shè)備也就是一段內(nèi)存，實(shí)現(xiàn)簡單的讀寫功能，并列出常用格式的Makefile以及驅(qū)動的加載和卸載腳本。讀者可以熟悉字符設(shè)備驅(qū)動的整個(gè)編寫流程。
2．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
該實(shí)驗(yàn)要求實(shí)現(xiàn)對虛擬設(shè)備（一段內(nèi)存）的打開、關(guān)閉、讀寫的操作，并要通過編寫測試程序來測試虛擬設(shè)備及其驅(qū)動運(yùn)行是否正常。
3．實(shí)驗(yàn)步驟
（1）編寫代碼。
這個(gè)簡單的驅(qū)動程序的源代碼如下所示：
/* 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
/*全局變量*/
static struct cdev test_dev;
unsigned int major =0;
static char *data = NULL;
/*讀函數(shù)*/
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)) /* 將內(nèi)核緩沖的數(shù)據(jù)拷貝到用戶空間*/
{
return -EFAULT;
}
return count;
}
/*寫函數(shù)*/
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)) /* 將用戶緩沖的數(shù)據(jù)復(fù)制到內(nèi)核空間*/
{
return -EFAULT;
}
return count;
}
/*打開函數(shù)*/
static int test_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
printk("This is open operationn");
/* 分配并初始化緩沖區(qū)*/
data = (char*)kmalloc(sizeof(char) * BUFF_SZ, GFP_KERNEL);
if (!data)
{
return -ENOMEM;
}
memset(data, 0, BUFF_SZ);
return 0;
}
/*關(guān)閉函數(shù)*/
static int test_release(struct inode *inode,struct file *file)
{
printk("This is release operationn");
if (data)
{
kfree(data); /* 釋放緩沖區(qū)*/
data = NULL; /* 防止出現(xiàn)野指針 */
}
return 0;
}
/* 創(chuàng)建、初始化字符設(shè)備，并且注冊到系統(tǒng)*/
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);
}
}
/* 虛擬設(shè)備的file_operations結(jié)構(gòu) */
static struct file_operations test_fops =
{
.owner = THIS_MODULE,
.read = test_read,
.write = test_write,
.open = test_open,
.release = test_release,
};
/*模塊注冊入口*/
int init_module(void)
{
int result;
dev_t dev = MKDEV(major, 0);
if (major)
{/* 靜態(tài)注冊一個(gè)設(shè)備，設(shè)備號先前指定好，并設(shè)定設(shè)備名，用cat /proc/devices來查看 */
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 %dn", major);
return result;
}
test_setup_cdev(&test_dev, 0, &test_fops);
printk("The major of the test device is %dn", major);
return 0;
}
/*卸載模塊*/
void cleanup_module(void)
{
cdev_del(&test_dev);
unregister_chrdev_region(MKDEV(major, 0), 1);
printk("Test device uninstalledn");
}
（2）編譯代碼。
虛擬設(shè)備的驅(qū)動程序的Makefile如下所示：
ifeq ($(KERNELRELEASE),)
KERNELDIR ?= /lib/modules/$(shell uname -r)/build /*內(nèi)核代碼編譯路徑*/
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 modules_install clean
else
obj-m := test_drv.o /* 將生成的模塊為test_drv.ko*/
endif
（3）加載和卸載模塊。
通過下面兩個(gè)腳本代碼分別實(shí)現(xiàn)驅(qū)動模塊的加載和卸載。
加載腳本test_drv_load如下所示：
#!/bin/sh
# 驅(qū)動模塊名稱
module="test_drv"
# 設(shè)備名稱。在/proc/devices中出現(xiàn)
device="test_dev"
# 設(shè)備文件的屬性
mode="664"
group="david"
# 刪除已存在的設(shè)備節(jié)點(diǎn)
rm -f /dev/${device}
# 加載驅(qū)動模塊
/sbin/insmod -f ./$module.ko $* || exit 1
# 查到創(chuàng)建設(shè)備的主設(shè)備號
major=`cat /proc/devices | awk "\$2=="$device" {print \$1}"`
# 創(chuàng)建設(shè)備文件節(jié)點(diǎn)
mknod /dev/${device} c $major 0
# 設(shè)置設(shè)備文件屬性
chgrp $group /dev/${device}
chmod $mode /dev/${device}
卸載腳本test_drv_unload如下所示：
#!/bin/sh
module="test_drv"
device="test_dev"
# 卸載驅(qū)動模塊
/sbin/rmmod $module $* || exit 1
# 刪除設(shè)備文件
rm -f /dev/${device}
exit 0
（6）編寫測試代碼。
最后一步是編寫測試代碼，也就是用戶空間的程序，該程序調(diào)用設(shè)備驅(qū)動來測試驅(qū)動的運(yùn)行是否正常。以下實(shí)例只實(shí)現(xiàn)了簡單的讀寫功能，測試代碼如下所示：
/* 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/test_dev" /* 設(shè)備文件名*/
#define BUFF_SZ 1024 /* 緩沖大小 */
int main()
{
int fd, nwrite, nread;
char buff[BUFF_SZ]; /*緩沖區(qū)*/
/* 打開設(shè)備文件 */
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] = '