嵌入式实验

实验十二简单的程序12.1 实验目的：1、动手实践一个简单的字符型设备驱动程序。

2、学习Linux 驱动程序构架。

3、学习在应用程序中调用驱动。

12.2 实验内容：编写简单的字符型设备驱动程序。

编写相应的应用程序。

12.3 实验设备：1、一套PXA270EP 嵌入式实验箱。

2、安装Redhat9 的宿主PC 机，并且配置好ARM Linux 的开发环境。

12.4 预备知识：熟悉Linux 各组成部分的作用，熟悉Linux 系统基本操作，熟练C 语言运用。

12.5 实验步骤：由于考虑到您对编写驱动程序及其测试程序还比较陌生，所以在本实验中，笔者将所有需要编写的程序源代码都提供给您，您只要按照我们的操作提示输入这些程序源码，进行本实验的操作。

祝您顺利！编写一个简单的字符型设备驱动程序，这个驱动程序在真正的操作系统中是没有实际作用的。

但是利用它，我们可以轻松的掌握嵌入式驱动的编写过程。

可以说，再复杂再繁琐的驱动，骨架都是一样的，这个驱动就是骨架中的精华，他可以让我们清楚的认识驱动的模样。

1、硬件连接：按照实验一的步骤，连接宿主PC 机和一台PXA270-EP 目标板。

2、编写驱动程序：您需要在宿主PC 机端编辑三个文件，分别是驱动程序、编译驱动程序时用的Makefile、测试程序。

在宿主PC 机端，打开一个终端窗口（Terminal），点击【红帽System Tools Terminal】启动终端窗口，输入下列5 条命令：①cp /pxa270_linux/Experiment/Drivers/Hello_driver /home –arf②cd /home/Hello_driver③vi pxa270_hello_drv.c /*输入驱动程序清单12.1④vi Makefile /*按照程序清单12.2 补充Makefile⑤make clean/*编译驱动程序*/Make特别提示：在第④步操作做完后，需要对驱动程序进行编译，对驱动程序的编译和普通的应用程序有一点区别。

首先确定交叉编译器的路径，本系统在/usr/local/arm-linux 下面，然后确认Linux 内核源代码的存放位置，本系统应该在/pxa270_linux/linux/。

这是因为编译驱动程序需要Linux 内核头文件。

当然您阅读笔者提供给您Makefile 源文件，该文件中将一些在编译驱动程序过程中要用到的文件的路径及参数一一指出。

如果文件输入没有错误，应该正确的完成编译，如果出现错误请检查输入是否有误。

正确编译后，我们会在后续操作中将编译好的pxa270_hello_drv.o 目标文件插入内核中。

3、编写测试程序:/*这步可以不做，看程序即可*/正确编写并编译驱动程序后，需要对驱动程序进行测试。

这个测试程序是运行在应用层的用户程序。

我们使用测试程序来验证我们自己的黑盒子，即验证我们自己的驱动，看看它是否真的可以完成我们预计的工作。

编写好的测试程序也可以交给其他软件开发人员，作为对此设备使用方法的参考，所以编写相应的测试程序也是非常重要的。

前面我们编写的驱动程序，非常非常的简单，它并没有对应什么硬件设备，所以测试程序也相应的变得非常简单，只要将驱动程序暴露的接口测试即可。

在上面打开的同一个终端窗口中，输入下列2 条命令：⑥vi simple_test_driver.c /*输入测试程序清单12.3 */⑦arm-linux-gcc -o test simple_test_driver.c /*编译测试程序*/4、在PXA270-EP 目标板运行测试程序：在宿主PC 机端，再打开一个终端窗口（Terminal），点击【红帽System Tools Terminal】启动终端窗口，输入下列9 条命令：①minicom /*给PXA270-EP 目标板上电，并进入其操作界面*/②root /*以root 身份登陆PXA270-EP 目标板*/③mount –o nolock 192.168.0.100:/home /mnt/*将宿主PC 机的根目录挂载到PXA270-EP 目标板的mnt 目录下*/④cd /mnt/home/Hello_driver⑤insmod pxa270_hello_drv.o /*加载驱动程序，如图12-1*/⑥./test /*运行测试程序的目标程序，如图12-1⑦lsmod /*查看系统已经加载好的驱动程序，如图12-2*/⑧rmmod pxa270_hello_drv.o /*卸载驱动程序，如图12-2*/⑨lsmod /*再次查看系统中加载的驱动程序，如图12-2*/图12-1图12-2通过上面的操作步骤，我们已经可以正确的编写、编译、插入、查看、删除模块。

这些基本操作是Linux 驱动程序开发的重要部分，熟练的应用很重要。

12.6 实验参考程序：程序清单12.1************************************************************************#include <linux/config.h>嵌入式系统教学平台实验教材98#include <linux/kernel.h>#include <linux/sched.h>#include <linux/timer.h>#include <linux/init.h>#include <linux/module.h>#include <asm/hardware.h>// HELLO DEVICE MAJOR#define SIMPLE_HELLO_MAJOR 96#define OURS_HELLO_DEBUG#define VERSION "PXA2700EP-hello-V1.00-060530"void showversion(void){ printk("*********************************************\n");printk("\t %s \t\n", VERSION);printk("*********************************************\n\n");}// ------------------- READ ------------------------ssize_t SIMPLE_HELLO_read (struct file * file ,char * buf, size_t count, loff_t * f_ops){ #ifdef OURS_HELLO_DEBUGprintk ("SIMPLE_HELLO_read [ --kernel--]\n");#endifreturn count;}// ------------------- WRITE -----------------------ssize_t SIMPLE_HELLO_write (struct file * file ,const char * buf, size_t count, loff_t * f_ops) { #ifdef OURS_HELLO_DEBUGprintk ("SIMPLE_HELLO_write [ --kernel--]\n");#endifreturn count;}// ------------------- IOCTL -----------------------ssize_t SIMPLE_HELLO_ioctl (struct inode * inode ,struct file * file, unsigned int cmd, long data){ #ifdef OURS_HELLO_DEBUGprintk ("SIMPLE_HELLO_ioctl [ --kernel--]\n");#endifreturn 0;}// ------------------- OPEN ------------------------ssize_t SIMPLE_HELLO_open (struct inode * inode ,struct file * file){ #ifdef OURS_HELLO_DEBUGprintk ("SIMPLE_HELLO_open [ --kernel--]\n");#endifMOD_INC_USE_COUNT;return 0;}// ------------------- RELEASE/CLOSE ---------------ssize_t SIMPLE_HELLO_release (struct inode * inode ,struct file * file){ #ifdef OURS_HELLO_DEBUGprintk ("SIMPLE_HELLO_release [ --kernel--]\n");#endifMOD_DEC_USE_COUNT;return 0;}嵌入式系统教学平台实验教材99// -------------------------------------------------struct file_operations HELLO_ctl_ops ={open: SIMPLE_HELLO_open,read: SIMPLE_HELLO_read,write: SIMPLE_HELLO_write,ioctl: SIMPLE_HELLO_ioctl,release: SIMPLE_HELLO_release,};// ------------------- INIT ------------------------static int __init HW_HELLO_CTL_init(void){ int ret = -ENODEV;ret = devfs_register_chrdev(SIMPLE_HELLO_MAJOR, "hello_ctl", &HELLO_ctl_ops); showversion();if( ret < 0 ){ printk (" pxa270 init_module failed with %d\n [ --kernel--]", ret);return ret;}else{ printk(" pxa270 hello_driver register success!!! [ --kernel--]\n");}return ret;}static int __init pxa270_HELLO_CTL_init(void){ int ret = -ENODEV;#ifdef OURS_HELLO_DEBUGprintk ("pxa270_HELLO_CTL_init [ --kernel--]\n");#endifret = HW_HELLO_CTL_init();if (ret)return ret;return 0;}static void __exit cleanup_HELLO_ctl(void){ #ifdef OURS_HELLO_DEBUGprintk ("cleanup_HELLO_ctl [ --kernel--]\n");#endifdevfs_unregister_chrdev (SIMPLE_HELLO_MAJOR, "hello_ctl" );}MODULE_DESCRIPTION("simple hello driver module");MODULE_AUTHOR("liduo");MODULE_LICENSE("GPL");module_init(pxa270_HELLO_CTL_init);module_exit(cleanup_HELLO_ctl);************************************************************************* 程序清单12.2************************************************************************* #TOPDIR := $[ shell cd .. ; pwd]TOPDIR := .KERNELDIR = /pxa270_linux/linuxINCLUDEDIR = $[ KERNELDIR]/includeCROSS_COMPILE = arm-linux嵌入式系统教学平台实验教材100AS = $[ CROSS_COMPILE]asLD =$[ CROSS_COMPILE]ldCC =$[ CROSS_COMPILE]gccCPP =$[CC] -EAR =$[ CROSS_COMPILE]arNM =$[ CROSS_COMPILE]nmSTRIP =$[ CROSS_COMPILE]stripOBJCOPY= $[CROSS_COMPILE]objcopyOBJDUMP=$[CROSS_COMPILE]objdumpCFLAGS+= -l..CFLAGS+= -Wall -O -D _KERNEL_ -DMODULE -l$[INCLUDEDIR]TARGET = pxa270_hello.drv.omodules:$[TARGET]all:$[TARGET]pxa270_hello_drv.o:pxa270_hello_drv.c$[CC] –c $[CFLAGS] $^ -o $@clean:rm –f *.o *~ core .depend************************************************************************** 程序清单12.3************************************************************************** #include <stdio.h>#include <string.h>#include <stdlib.h>#include <fcntl.h> // open() close()#include <unistd.h> // read() write()#define DEVICE_NAME "/dev/hello_ctl"int main(void) //--------main --------{ int fd;int ret;char *i;printf("\nstart hello_driver test\n\n");fd = open(DEVICE_NAME, O_RDWR);printf("fd = %d\n",fd);if (fd == -1){ printf("open device %s error\n",DEVICE_NAME);}else{ read(fd,NULL,0);write(fd,NULL,0);ioctl(fd);ret = close(fd); // closeprintf ("ret=%d\n",ret);printf ("close hello_driver test\n");}return 0;}// end main***************************************************************************嵌入式系统教学平台实验教材10112.7 实验注意事项：由于这是您所接触到的第一个有关驱动程序编写的实验，因此，实验过程中，难免会遇到一些问题，如对Makefile 文件的编写。