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驅(qū)動學(xué)習(xí)１

作者： 時(shí)間：2016-12-01 來源：網(wǎng)絡(luò) 收藏
看了好長一段時(shí)間的書，開始做驅(qū)動，從簡單的開始學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)最簡單的字符設(shè)備驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)的功能是對兩塊內(nèi)存空間（物理內(nèi)存）進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)讀寫操作。
基本的實(shí)現(xiàn)與很多學(xué)習(xí)驅(qū)動程序設(shè)計(jì)的方式一樣，跟著別人的程序跑，自己弄明白，搞清楚其中的道理。具體的實(shí)現(xiàn)過程，結(jié)合注釋可以看清楚。主要總結(jié)第一次寫驅(qū)動過程中存在的問題，以及相應(yīng)的解決方法。
字符設(shè)備驅(qū)動的基本流程：
首先，驅(qū)動函數(shù)的初始化，以及清除函數(shù)（這部分主要是按著一定的模式編程）
1、 申請主設(shè)備號，其中可以采用靜態(tài)或者動態(tài)的方式申請。
2、 創(chuàng)建字符設(shè)備，其中包括初始化字符設(shè)備（分配設(shè)備空間），綁定相關(guān)的操作（相應(yīng)的操作），最后是添加字符設(shè)備（實(shí)現(xiàn)所申請的設(shè)備號與設(shè)備的綁定）。
3、 設(shè)備的具體實(shí)現(xiàn)以及錯誤的處理問題。
4、 清除函數(shù)主要包含分配物理空間的釋放以及設(shè)備號的釋放，字符設(shè)備的注銷等。
第二，主要是設(shè)備相關(guān)操作的具體實(shí)現(xiàn)過程。（這部分主要是涉及內(nèi)核的一些知識）包含具體的文件打開，關(guān)閉，以及讀寫，定位操作。具體的參看源碼。
第三，Makefile的基本實(shí)現(xiàn)（也是一定的模塊，但是能夠了解其中的道理）或者直接編譯到內(nèi)核中。
出現(xiàn)的問題主要是Makefile文檔的設(shè)計(jì)以及加載問題。
問題一，是kmalloc函數(shù)等的運(yùn)用需要相應(yīng)的頭文件，kmalloc的頭文件是linux/slab.h,關(guān)于錯誤（errno.h）是與CPU體系密切相關(guān)的，因此通常是asm/errno.h,這個(gè)也是常見的問題。
問題二，是加載出錯的問題。出現(xiàn)下面的錯誤，
insmod:error inserting /home/gong/program/cprogram/module/memdev/memdev.ko: -1 Device or resource busy
這個(gè)錯誤產(chǎn)生的原因主要是因?yàn)橹髟O(shè)備號真正被別的驅(qū)動程序使用導(dǎo)致的?？梢酝ㄟ^cat /proc/devices查看具體的情況
...
251 hidraw
252 usbmon
253 bsg
254 rtc
...
需要重新定義主設(shè)備號。然后重新編譯，即可加載成功。
問題三，Makefile文件的設(shè)計(jì)
編譯驅(qū)動有兩種方法，可以采用直接內(nèi)核編譯的方式，這種方式主要通過修改源碼中的Makefile和Kconfig實(shí)現(xiàn)。這種方法比較直觀，但是會破壞源碼的完整性。
通常采用自己編寫Makefile的方式實(shí)現(xiàn)驅(qū)動的編譯。這種方式需要了解Makefile的一些語法，同時(shí)需要了解自己的源碼結(jié)構(gòu)，但是這種模式具有很大的相似性，都是基于模塊的設(shè)計(jì)方式。
常用的Makefile模塊如下所示：
ifneq ($(KERNELRELEASE),)
obj-m := memdev.o
else
KDIR :=/opt/LinuxKernel/linux-2.6.38.1
PWD :=$(shell pwd)
default:
make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules
clean:
rm -f *.ko *.o *.mod.o *.mod.c *.symvers
endif
具體的分析我說說自己的理解吧。首先第一句ifneq ($(KERNELRELEASE),)是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)變量的比較。比較兩個(gè)參量是否不相等。如果不相等則執(zhí)行下面的語句：obj-m := memdev.o，如果相等就執(zhí)行else后面的語句。
具體的過程如下：
如果驅(qū)動代碼是在內(nèi)核源碼中實(shí)現(xiàn)，那么KERNELRELEASE就是一個(gè)已知的值，具體的值是：
# Read KERNELRELEASE from include/config/kernel.release (if it exists)
KERNELRELEASE = $(shell cat include/config/kernel.release 2> /dev/null)
KERNELVERSION = $(VERSION).$(PATCHLEVEL).$(SUBLEVEL)$(EXTRAVERSION)
但是另一個(gè)值為空，這樣兩個(gè)值就是不相等的，這樣就執(zhí)行obj-m := memdev.o。
但是如果不是在內(nèi)核源碼中實(shí)現(xiàn)，那么KERNELRELEASE就是一個(gè)空值，這樣兩個(gè)參數(shù)就是相等的。執(zhí)行else以后的語句。
KDIR :=/opt/LinuxKernel/linux-2.6.38.1
PWD :=$(shell pwd)
上面的兩句是定義兩個(gè)變量，其中的KDIR是內(nèi)核源碼的根目錄，PWD則是當(dāng)前驅(qū)動代碼所在的目錄。
然后執(zhí)行
default:
make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules
default是一個(gè)默認(rèn)的目標(biāo)，沒有相關(guān)的依賴，規(guī)則是make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules
其中參數(shù)-C和M=都有各自的意義，具體的可以參看Makefile的相關(guān)資料。
我的理解就是：
-C 選項(xiàng)的作用是指將當(dāng)前工作目錄轉(zhuǎn)移到你所指定的位置（頁就是內(nèi)核源碼的根目錄）
“M=dir”，內(nèi)核程序會自動到你所指定的dir目錄中查找模塊源碼，將其編譯，生成.KO文件。實(shí)現(xiàn)驅(qū)動程序的編譯。
具體的注意事項(xiàng)：KERNELRELEASE這個(gè)變量不要寫錯，這個(gè)比較容易出錯，還容易檢查出來。我第一次寫代碼就出現(xiàn)了相應(yīng)的錯誤。
需要注意的是該makefile被執(zhí)行了兩次，其中第一次是由于沒有定義KERNELRELEASE對象，當(dāng)進(jìn)入到內(nèi)核源碼以后，這時(shí)KERNELRELEASE對象已經(jīng)被定義好了，然后返回到當(dāng)前的文件夾下，這時(shí)候直接執(zhí)行第一句obj-m := memdev.o。這樣就實(shí)現(xiàn)了內(nèi)核的編譯。
具體的應(yīng)用程序代碼我都是按著別人的代碼修改調(diào)試的。
下面是我的源碼：
第一個(gè)代碼是頭文件：
#ifndef _MEMDEV_H_H_
#define _MEMDEV_H_H_
#ifndef MEMDEV_MAJOR
#define MEMDEV_MAJOR 555
#endif
#ifndef MEMDEV_NR_DEVS
#define MEMDEV_NR_DEVS 2
#endif
#ifndef MEMDEV_SIZE
#define MEMDEV_SIZE 2048
#endif
struct mem_dev
{
char *data;
unsigned long size;
};
#endif
第二個(gè)是C文件：
#include
#include
#include
//#include
#include
#include
#include
/*該頭文件主要實(shí)現(xiàn)內(nèi)存的控制，包括kmalloc等函數(shù)*/
#include
#include
#include
#include
/*錯誤的不同，需要具體的類型*/
#include
/*自己定義的頭文件*/
#include"memdev.h"
static mem_major = MEMDEV_MAJOR;
module_param(mem_major,int,S_IRUGO);
module_param(mem_major,int,S_IRUGO);
struct mem_dev *mem_devp;
struct cdev cdev;
/*函數(shù)的聲明*/
static int memdev_init(void);
static void memdev_exit(void);
int mem_open(struct inode *inode,struct file *filp);
int mem_release(struct inode *inode, struct file *flip);
static ssize_t mem_read(struct file *flip,char __user *buf, size_t size,loff_t *ppos);
static ssize_t mem_write(struct file *filp,const char __user *buf,size_t size,loff_t *ppos);
static loff_t mem_llseek(struct file *filp,loff_t offset, int whence);
/*添加該模塊的基本文件操作支持*/
static const struct file_operations mem_fops =
{
.owner = THIS_MODULE,
.llseek = mem_llseek,
.read = mem_read,
.write = mem_write,
.open = mem_open,
.release = mem_release,
};
/*初始化函數(shù)*/
static int memdev_init(void)
{
int result;
int i;
/*創(chuàng)建一個(gè)設(shè)備號*/
dev_t devno = MKDEV(mem_major,0);
/*注冊一個(gè)設(shè)備號*/
/*如果定義了主設(shè)備號采用靜態(tài)申請的方式*/
if(mem_major)
result = register_chrdev_region(devno,2,"mem_dev");
else/*動態(tài)申請?jiān)O(shè)備號*/
{
result = alloc_chrdev_region(&devno,0,2,"mem_dev");
mem_major = MAJOR(result);
}
/*錯誤處理*/
if(result < 0)
return result;
/*創(chuàng)建一個(gè)設(shè)備*/
/*初始化cdev,并將相關(guān)的文件操作添加進(jìn)來*/
cdev_init(&cdev,&mem_fops);
cdev.owner = THIS_MODULE;
cdev.ops = &mem_fops;
/*注冊字符設(shè)備*/
cdev_add(&cdev,MKDEV(mem_major,0),MEMDEV_NR_DEVS);
/*分配兩個(gè)內(nèi)存空間，此處是在物理內(nèi)存上實(shí)現(xiàn)分配,實(shí)質(zhì)是創(chuàng)建兩個(gè)設(shè)備*/
mem_devp = kmalloc(MEMDEV_NR_DEVS * sizeof(struct mem_dev),GFP_KERNEL);
if(!mem_devp)/*出錯的相應(yīng)操作*/
{
result = -ENOMEM;
/*錯誤處理，采用典型的goto語句*/
goto fail_malloc;
}
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