字符设备驱动程序设计
字符设备驱动程序课程设计报告

字符设备驱动程序课程设计报告字符设备驱动程序课程设计报告中南大学字符设备驱动程序课程设计报告姓名:王学彬专业班级:信安1002班学号:0909103108课程:操作系统安全课程设计指导老师:张士庚一、课程设计目的1.了解Linux字符设备驱动程序的结构;2.掌握Linux字符设备驱动程序常用结构体和操作函数的使用方法;3.初步掌握Linux字符设备驱动程序的编写方法及过程;4.掌握Linux字符设备驱动程序的加载方法及测试方法。
二、课程设计内容5.设计Windows XP或者Linux操作系统下的设备驱动程序;6.掌握虚拟字符设备的设计方法和测试方法;7.编写测试应用程序,测试对该设备的读写等操作。
三、需求分析3.1驱动程序介绍驱动程序负责将应用程序如读、写等操作正确无误的传递给相关的硬件,并使硬件能够做出正确反应的代码。
驱动程序像一个黑盒子,它隐藏了硬件的工作细节,应用程序只需要通过一组标准化的接口实现对硬件的操作。
3.2 Linux设备驱动程序分类Linux设备驱动程序在Linux的内核源代码中占有很大的比例,源代码的长度日益增加,主要是驱动程序的增加。
虽然Linux内核的不断升级,但驱动程序的结构还是相对稳定。
Linux系统的设备分为字符设备(chardevice),块设备(block device)和网络设备(network device)三种。
字符设备是指在存取时没有缓存的设备,而块设备的读写都有缓存来支持,并且块设备必须能够随机存取(random access)。
典型的字符设备包括鼠标,键盘,串行口等。
块设备主要包括硬盘软盘设备,CD-ROM 等。
网络设备在Linux里做专门的处理。
Linux的网络系统主要是基于BSD unix的socket机制。
在系统和驱动程序之间定义有专门的数据结构(sk_buff)进行数据传递。
系统有支持对发送数据和接收数据的缓存,提供流量控制机制,提供对多协议的支持。
简单字符设备驱动程序的设计

简单字符设备驱动程序的设计作者:________您的姓名日期:________编写日期版本:________版本号摘要本文档描述了设计一个简单字符设备驱动程序的详细步骤和要求。
该驱动程序可以实现对字符设备的基本操作,如读取和写入字符数据。
本文档分为以下几个章节:________1.引言1.1 目的本章节介绍了文档的目的,即设计一个简单字符设备驱动程序。
1.2 背景本章节提供了有关字符设备驱动程序的背景信息,包括其在操作系统中的作用和功能。
1.3 参考资料本章节列出了用于设计该字符设备驱动程序的参考资料和相关文档。
2.设计概述2.1 驱动程序功能本章节描述了所设计的字符设备驱动程序的功能和特点。
2.2 设计要求本章节列出了设计该字符设备驱动程序的要求和限制条件,包括对软件和硬件的要求。
3.设计步骤3.1 环境设置本章节描述了在设计和实现字符设备驱动程序之前需要进行的环境设置和准备工作。
3.2 设计驱动程序架构本章节详细介绍了字符设备驱动程序的整体架构设计,包括主要模块和其功能的划分。
3.3 设计设备数据结构本章节描述了设计字符设备驱动程序所使用的设备数据结构,包括设备的状态和属性信息。
3.4 实现设备初始化本章节详细介绍了字符设备驱动程序的初始化过程,包括对设备进行设置和分配资源等操作。
3.5 实现读取数据功能本章节描述了字符设备驱动程序如何实现读取字符数据的功能,包括读取操作的接口和实现方法。
3.6 实现写入数据功能本章节描述了字符设备驱动程序如何实现写入字符数据的功能,包括写入操作的接口和实现方法。
4.测试与验证本章节介绍了测试和验证设计的字符设备驱动程序的方法和策略,以确保其功能的正确性和稳定性。
5.总结本章节总结了整个设计过程,评估了设计的结果与目标之间的差距,并提供了可能的改进方向和建议。
附件本文档附带了以下附件:________1.设计图纸(PDF格式)2.代码示例(C语言)3.测试用例(文本文件)法律名词及注释1.版权:________指根据国家法律规定,对创造性的作品所享有的独占权。
字符设备驱动程序实验报告

操作系统课程设计报告字符驱动设备程序一、概述1.1课程设计目的设备驱动充当了硬件和应用软件之间的纽带,它使得应用软件只需要调用软件的应用编程接口(API)就可以让硬件去完成要求的工作,在有操作系统的情况下,必须按照相应的架构设计驱动,才能将驱动良好的整合入操作系统的内核。
通过这次课程设计可以了解linux的模块机制,懂得如何加载模块和卸载模块,进一步熟悉模块的相关操作。
加深对驱动程序定义和设计的了解,了解linux驱动的编写过程。
1.2 课程设计内容与要求(1)设计Windows XP或者Linux操作系统下的设备驱动程序;(2)设备类型可以是字符设备、块设备或者网络设备;(3)设备可以是虚拟的也可以是实际设备;1.3设计步骤1)file_operations结构体设计2)模块初始化、模块卸载函数实现3)读写函数的实现4)测试程序编写5)驱动程序编译和加载6)驱动程序测试二、基本概念和原理Linux系统从各异的设备中提取了共性的特征,将设备分为三类:字符设备、块设备和网络设备。
内核针对每一类设备都提供了对应的驱动模型框架,包括基本的内核设施和文件接口。
系统调用是操作系统内核和应用程序之间的接口,设备驱动程序是操作系统内核和机器硬件之间的接口。
设备驱动程序为应用程序屏蔽了硬件的细节,这样在应用程序看来,硬件设备只是一个设备文件,应用程序可以象操作普通文件一样对硬件设备进行操作。
设备驱动程序是内核的一部分,它完成以下的功能:1、对设备初始化和释放;2、把数据从内核传送到硬件和从硬件读取数据;3、读取应用程序传送给设备文件的数据和回送应用程序请求的数据;4、检测和处理设备出现的错误。
字符设备驱动程序:控制长短不一致字符列,应用程序直接呼叫的、没有缓存的设备驱动程序。
字符设备驱动程序所提供的功能是以设备文件的形式提供给用户空间程序使用,应用程序中使用open()、close()、read()、write()等文件处理函数,并且以普通文件方式处理设备文件,从而控制硬件。
最简单的字符设备驱动程序

最简单的字符设备驱动程序⾸先,先理清⼀下简单字符设备驱动程序的思路:(1)申请设备号动态申请:int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count,const char *name)静态申请:int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name)成功返回0,失败返回负数,并置于errno(2)分配cdev ,可以使⽤struct cdev *cdev_alloc(void) ,或者静态定义全局cdev变量(3)初始化cdev若使⽤动态分配,则需要进⾏初始化:void cdev_init(struct cdev *cdev, const structfile_operations *fops) ,mem_cdev.owner = THIS_MODULE;若动态内存定义初始化:struct cdev *mem_cdev = cdev_alloc(); mem_cdev->ops =&fops; mem_cdev->owner = THIS_MODULE(4)添加cdevint cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev,unsigned count)若使⽤内存模拟字符设备,则还需申请空间:mem_devp = kmalloc( 2 * sizeof(struct mem_dev), GFP_KERNEL);if(!mem_devp){result = -ENOMEM;goto fail_malloc;}memset(mem_devp, 0, sizeof(struct mem_dev));for(i = 0; i < 2; i++){mem_devp[i].size = MEMDEV_SIZE;mem_devp[i].data = kmalloc(MEMDEV_SIZE, GFP_KERNEL);memset(mem_devp[i].data, 0, MEMDEV_SIZE);}申请失败情况下,记得注销设备号,使⽤void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count)(5)构造file_operations结构体(结构体字段的初始化)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,};(6)实现file_operations⽀持的函数int mem_open(struct inode *inode, struct file *filp){struct mem_dev *dev;int num = MINOR(inode->i_rdev);if(num >= MEMDEV_NR_DEVS)return -ENODEV;dev = &mem_devp[num];filp->private_data = dev;return 0;}static ssize_t mem_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos){unsigned long p = *ppos;unsigned int count = size;int ret = 0;struct mem_dev *dev = filp->private_data;if(p > MEMDEV_SIZE)return 0;if(count > MEMDEV_SIZE - p)count = MEMDEV_SIZE - p;if(copy_to_user(buf, (void *)(dev->data + p), count)){ret = -EFAULT;}else{*ppos += count;ret = count;printk(KERN_INFO "read %d bytes from %ld", count, p);}return ret;}static ssize_t mem_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos) {unsigned long p = *ppos;unsigned int count = size;int ret = 0;struct mem_dev *dev = filp->private_data;if(p > MEMDEV_SIZE)return 0;if(count > MEMDEV_SIZE - p)count = MEMDEV_SIZE - p;if(copy_from_user(dev->data + p, buf, count)){ret = -EFAULT;}else{*ppos += count;ret = count;printk(KERN_INFO "writen %d bytes from %ld", count, p);}return ret;}static loff_t mem_llseek(struct file *filp, loff_t offset, int whence){loff_t newpos;switch(whence){case 0:newpos = offset;break;case 1:newpos = filp->f_pos+offset;break;case 2:newpos = MEMDEV_SIZE - 1 + offset;break;default:return -EINVAL;}if((newpos < 0) || (newpos > MEMDEV_SIZE)) return -EINVAL;filp->f_pos = newpos;return newpos;}int mem_release(struct inode *inode, struct file *filp) {return 0;}测试代码:#include <stdio.h>int main(){FILE *fp = NULL;char Buf[4096];strcpy(Buf, "mem is char dev!");printf("Buf:%s\n",Buf);fp = fopen("/dev/memdev1", "r+");if(fp == NULL){printf("open memdev1 error!\n");}fwrite(Buf, sizeof(Buf), 1, fp);fseek(fp, 0, SEEK_SET);strcpy(Buf,"Buf is NULL!");printf("Buf: %s\n",Buf);fread(Buf, sizeof(Buf), 1, fp);printf("Buf: %s\n",Buf);return 0;}。
字符设备驱动实验报告(3篇)

第1篇一、实验背景与目的随着计算机技术的飞速发展,操作系统对硬件设备的支持越来越丰富。
设备驱动程序作为操作系统与硬件之间的桥梁,扮演着至关重要的角色。
本实验旨在通过学习Linux字符设备驱动的开发,加深对设备驱动程序的理解,提高实践能力。
二、实验环境与工具1. 操作系统:Linux Ubuntu 20.042. 编程语言:C3. 开发工具:gcc、make4. 驱动框架:Linux内核三、实验内容本实验主要完成以下内容:1. 字符设备驱动程序的基本框架2. 字符设备的打开、读取、写入和关闭操作3. 字符设备驱动的注册与注销4. 字符设备驱动的用户空间交互四、实验步骤1. 创建设备文件首先,我们需要在`/dev`目录下创建一个名为`mychar`的字符设备文件。
可以使用以下命令:```bashmknod /dev/mychar c 123 0```其中,`123`是主设备号,`0`是次设备号。
2. 编写字符设备驱动程序创建一个名为`mychar.c`的文件,并编写以下代码:```cinclude <linux/module.h>include <linux/fs.h>include <linux/uaccess.h>static int major = 123; // 设备号static int device_open(struct inode inode, struct file filp);static int device_release(struct inode inode, struct file filp);static ssize_t device_read(struct file filp, char __user buf, size_t count, loff_t pos);static ssize_t device_write(struct file filp, const char __user buf, size_t count, loff_t pos);static struct file_operations fops = {.open = device_open,.release = device_release,.read = device_read,.write = device_write,};static int __init mychar_init(void) {major = register_chrdev(0, "mychar", &fops);if (major < 0) {printk(KERN_ALERT "mychar: can't get major number\n");return major;}printk(KERN_INFO "mychar: registered correctly with major number %d\n", major);return 0;}static void __exit mychar_exit(void) {unregister_chrdev(major, "mychar");printk(KERN_INFO "mychar: Goodbye from the LKM!\n");}static int device_open(struct inode inode, struct file filp) {printk(KERN_INFO "mychar: Device has been opened\n");return 0;}static int device_release(struct inode inode, struct file filp) {printk(KERN_INFO "mychar: Device has been closed\n");return 0;}static ssize_t device_read(struct file filp, char __user buf, size_t count, loff_t pos) {printk(KERN_INFO "mychar: Device has been read\n");return count;}static ssize_t device_write(struct file filp, const char __user buf, size_t count, loff_t pos) {printk(KERN_INFO "mychar: Device has been written\n"); return count;}module_init(mychar_init);module_exit(mychar_exit);MODULE_LICENSE("GPL");MODULE_AUTHOR("Your Name");MODULE_DESCRIPTION("A simple character device driver");```保存文件,并使用以下命令编译:```bashmake```3. 加载字符设备驱动程序将编译生成的`mychar.ko`文件加载到内核中:```bashinsmod mychar.ko```4. 测试字符设备驱动程序使用以下命令查看`/dev/mychar`设备文件:```bashls -l /dev/mychar```使用`cat`命令测试读取和写入操作:```bashcat /dev/mycharecho "Hello, world!" > /dev/mychar```观察系统日志,确认驱动程序的打开、读取、写入和关闭操作。
基于Linux的字符设备驱动程序的设计

基于Linux的字符设备驱动程序的设计1 选题意义驱动程序在 Linux 内核里扮演着特殊的角色. 它们是截然不同的"黑盒子", 使硬件的特殊的一部分响应定义好的内部编程接口.它们完全隐藏了设备工作的细节. 用户的活动通过一套标准化的调用来进行,这些调用与特别的驱动是独立的; 设备驱动的角色就是将这些调用映射到作用于实际硬件的和设备相关的操作上. 这个编程接口是这样, 驱动可以与内核的其他部分分开建立, 并在需要的时候在运行时"插入". 这种模块化使得 Linux 驱动易写, 以致于目前有几百个驱动可用.尽管编写设备代码并不一定比编写应用程序更困难,但它需要掌握一些新函数库,并考虑一些新问题,而这些问题是在应用程序空间里不曾遇到的。
在应用程序空间写程序,内核能够为犯的一些错误提供一张安全网,但当我们工作在内核空间时,这张安全网已不复存在。
因为内核代码对计算机有绝对的控制权,它能够阻止其他任何进程的执行,所以编写的设备代码绝对小心不能滥用这种权利。
在 Linux 设备驱动中,字符设备驱动较为基础,所以本次实验设计一个简单的字符设备驱动程序,然后通过模块机制加载该驱动,并通过一个测试程序来检验驱动设计的正确与否,并对出现的问题进行调试解决。
2 技术路线模块实际上是一种目标对象文件(后缀名为ko ),没有链接,不能独立运行,但是其代码可以在运行时链接到系统中作为内核的一部分运行或从内核中取下,从而可以动态扩充内核的功能。
模块有一个入口(init_module())和一个出口(exit_module())函数,分别是模块加载和卸载时执行的操作,加载模块使用insmod命令,卸载使用rmmod命令。
字符设备以字节为单位进行数据处理,一般不适用缓存。
大多数字符设备仅仅是数据通道,只能按照顺序读写。
主设备号表示设备对应的驱动程序,次设备号用来区分具体设备的实例。
LINUX为文件和设备提供一致的用户接口,对用户来说,设备文件与普通文件并无区别,设备文件也可以挂接到任何需要的地方。
简单字符设备驱动程序的设计(2023版)
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简单字符设备驱动程序的设计简单字符设备驱动程序设计文档
1.引言
1.1 简述设备驱动程序的作用及背景
1.2 文档目的和范围
1.3 读者对象和前提知识
2.设备驱动程序概述
2.1 什么是字符设备驱动程序
2.2 设备驱动程序的结构和组成部分
2.3 设备驱动程序的工作流程
3.设备驱动程序的环境配置
3.1 硬件平台的选择和准备
3.2 操作系统的选择和安装
3.3 开发工具的选择和安装
4.驱动程序的编写步骤
4.1 设备驱动程序的初始化
4.2 设册和注销
4.3 设备文件的创建和销毁
4.4 设备文件的打开和关闭
4.5 设备数据的读取和写入
4.6 设备的控制和管理
5.驱动程序的调试和测试
5.1 驱动程序的编译和调试
5.2 驱动程序的单元测试和集成测试
5.3 驱动程序的性能测试和稳定性测试
6.驱动程序的优化和改进
6.1 驱动程序的性能优化
6.2 驱动程序的可靠性改进
6.3 驱动程序的功能扩展
7.附件
在本文档中,我们提供了以下附件供参考:
●设备驱动程序代码示例
●设备驱动程序编译和调试指南
8.法律名词及注释
●设备驱动程序:一种软件程序,用于控制特定设备的输入和输出操作。
●字符设备:一种设备,可按字符为单位进行读写操作,如终端或打印机。
●注册:将设备驱动程序与操作系统内核绑定的过程。
●注销:解除设备驱动程序与操作系统内核的绑定的过程。
●文件操作:对设备驱动程序提供的文件进行打开、读取、写入、关闭等操作。
基于Linux操作系统字符设备驱动程序开发

DEVICE_DRIVER.o
b.修改配置菜单
在 Linux 内核对应的目录下 kernel/drivers/char 修改配置文
件 config.in遥 在 comment 'Character devices' 下 面添加 遥 运行
make menuconfig 命令时袁选中 support for DEVICE_DRIVER袁编
京院机械工业出版社袁2006.
[5]Jean brosse 著袁 邵贝贝译叶. 嵌入式实时操作系统 滋C/OS-
域(第 2 版)曳 [M].北京院北京航空航天大学出版社袁2005.
[6]倪继利.Linux 内核分析及编程[M].北京院电子工业出版社袁
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[7]EL-arm-830+型教学实验系统[M].北京院北京精仪达盛科技有
[2]陆亚民.单片机原理及应用[M].北京 & Kroah -Hartman 著 , 魏 永 明 等 译 .叶 Linux
Device 设备驱动程序第三版曳 [M].北京院中国电力出版社袁2006.
[4]Robert Love 著,陈莉君译.Linux 内核设计与实现第二版[M].北
c.键盘服务子程序遥
static void Key_Board_7279_ISR (int irq,void* dev_id,struct
pt_regs * regs){
disable_irq(33); //使用 33 号中断
key_number=Read_Key_Board_7279(cmd_read);
release: Key_Board_7279_Close, //关闭设备文件
};
b.编写 Key_Board_7279_Open/遥
(完整word版)简单字符设备驱动程序的设计(word文档良心出品)

实验五:简单字符设备驱动程序的设计实验学时:4实验类型:(设计)一、实验目的1. 理解设备驱动程序的处理过程;2. 掌握Linux设备驱动程序开发的基本过程和设计方法;3. 学会编写简单的字符设备驱动程序。
二、实验条件Linux操作系统gcc三、实验原理及相关知识设备驱动程序是I/O进程与设备控制器之间的通信程序。
驱动程序的功能:⑴接收由设备独立性软件发来的命令和参数,并将命令中的抽象要求转换为具体的要求。
⑵检查用户I/O请求的合法性,了解I/O设备的状态,传递有关参数,设置设备的工作方式。
⑶发出I/O命令。
⑷及时响应由控制器或通道发来的中断请求,并根据其中断类型调用相应的中断处理程序进行处理。
⑸对于设置有通道的计算机系统,驱动程序还应能够根据用户的I/O请求,自动地构建通道程序。
设备驱动程序的处理过程:⑴将抽象要求转换为具体要求⑵检查I/O设备请求的合法性⑶读出和检查设备的状态⑷传送必要的参数⑸工作方式的设置⑹启动I/O设备Linux系统中,设备驱动程序是操作系统内核的重要组成部分,它与硬件设备之间建立了标准的抽象接口。
通过这个接口,用户可以像处理普通文件一样,对硬件设备进行打开(open)、关闭(close)、读写(read/write)等操作。
通常设备驱动程序接口是由结构file_operations结构体向系统说明的,它定义在include/linux/fs.h中。
file_operations的数据结构如下:struct file_operations {struct module *owner;loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);ssize_t (*read) (struct file *, char_user *, size_t, loff_t *);ssize_t (*write) (struct file *, const char _user *, size_t, loff_t *);ssize_t (*aio_read) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t);ssize_t (*aio_write) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t);int (*readdir) (struct file *, void *, filldir_t);unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);int (*ioctl) (struct inode *, struct file *, unsigned int, unsigned long);long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);long (*compat_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);int (*open) (struct inode *, struct file *);int (*flush) (struct file *, fl_owner_t id);int (*release) (struct inode *, struct file *);int (*fsync) (struct file *, struct dentry *, int datasync);int (*aio_fsync) (struct kiocb *, int datasync);int (*fasync) (int, struct file *, int);...};⑴open 入口点:open函数负责打开设备、准备I/O。
linux设备驱动程序之简单字符设备驱动

linux设备驱动程序之简单字符设备驱动⼀、linux系统将设备分为3类:字符设备、块设备、⽹络设备。
使⽤驱动程序:1、字符设备:是指只能⼀个字节⼀个字节读写的设备,不能随机读取设备内存中的某⼀数据,读取数据需要按照先后数据。
字符设备是⾯向流的设备,常见的字符设备有⿏标、键盘、串⼝、控制台和LED设备等。
2、块设备:是指可以从设备的任意位置读取⼀定长度数据的设备。
块设备包括硬盘、磁盘、U盘和SD卡等。
每⼀个字符设备或块设备都在/dev⽬录下对应⼀个设备⽂件。
linux⽤户程序通过设备⽂件(或称设备节点)来使⽤驱动程序操作字符设备和块设备。
⼆、字符设备驱动程序基础:1、主设备号和次设备号(⼆者⼀起为设备号): ⼀个字符设备或块设备都有⼀个主设备号和⼀个次设备号。
主设备号⽤来标识与设备⽂件相连的驱动程序,⽤来反映设备类型。
次设备号被驱动程序⽤来辨别操作的是哪个设备,⽤来区分同类型的设备。
linux内核中,设备号⽤dev_t来描述,2.6.28中定义如下: typedef u_long dev_t; 在32位机中是4个字节,⾼12位表⽰主设备号,低12位表⽰次设备号。
可以使⽤下列宏从dev_t中获得主次设备号: 也可以使⽤下列宏通过主次设备号⽣成dev_t: MAJOR(dev_t dev); MKDEV(int major,int minor);MINOR(dev_t dev);View Code//宏定义:#define MINORBITS 20#define MINORMASK ((1U << MINORBITS) - 1)#define MAJOR(dev) ((unsigned int) ((dev) >> MINORBITS))#define MINOR(dev) ((unsigned int) ((dev) & MINORMASK))#define MKDEV(ma,mi) (((ma) << MINORBITS) | (mi))2、分配设备号(两种⽅法):(1)静态申请:int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name);View Code/*** register_chrdev_region() - register a range of device numbers* @from: the first in the desired range of device numbers; must include* the major number.* @count: the number of consecutive device numbers required* @name: the name of the device or driver.** Return value is zero on success, a negative error code on failure.*/(2)动态分配:int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count, const char *name);View Codeint alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count, const char *name);/*** alloc_chrdev_region() - register a range of char device numbers* @dev: output parameter for first assigned number* @baseminor: first of the requested range of minor numbers* @count: the number of minor numbers required* @name: the name of the associated device or driver** Allocates a range of char device numbers. The major number will be* chosen dynamically, and returned (along with the first minor number)* in @dev. Returns zero or a negative error code.*/注销设备号:void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count);创建设备⽂件:利⽤cat /proc/devices查看申请到的设备名,设备号。
简单字符设备驱动程序的设计精简版

简单字符设备驱动程序的设计1. 简介2. 设计思路2.1 初始化设备初始化设备的过程包括分配设备号、注册字符设备驱动程序和初始化字符设备驱动程序等步骤。
2.1.1 分配设备号设备号用于唯一标识一个字符设备。
可以使用alloc_chrdev_region()函数动态分配一个设备号,也可以使用register_chrdev_region()函数静态分配一个设备号。
2.1.2 注册字符设备驱动程序注册字符设备驱动程序需要使用cdev_init()函数来初始化字符设备结构,并使用cdev_add()函数将字符设备添加到内核中。
2.1.3 初始化字符设备驱动程序在cdev_init()函数中,需要设置字符设备驱动程序的操作函数,包括读取数据的read()函数、写入数据的write()函数和释放设备的release()函数。
2.2 读取数据读取数据的过程包括打开文件、调用字符设备驱动程序的read()函数和关闭文件等步骤。
2.2.1 打开文件打开文件需要使用系统调用的open()函数。
在打开文件时,可以进行一些初始化的操作。
2.2.2 调用read()函数调用字符设备驱动程序的read()函数读取数据。
在read()函数中,可以从字符设备的缓冲区中读取数据,并将数据发送给应用程序。
2.2.3 关闭文件关闭文件需要使用系统调用的close()函数。
在关闭文件时,可以进行一些资源的释放操作。
2.3 写入数据写入数据的过程包括打开文件、调用字符设备驱动程序的write()函数和关闭文件等步骤。
2.3.1 打开文件打开文件需要使用系统调用的open()函数。
在打开文件时,可以进行一些初始化的操作。
2.3.2 调用write()函数调用字符设备驱动程序的write()函数写入数据。
在write()函数中,可以将应用程序发送的数据写入字符设备的缓冲区中。
2.3.3 关闭文件关闭文件需要使用系统调用的close()函数。
简单字符设备驱动程序的设计[1]简版
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简单字符设备驱动程序的设计简单字符设备驱动程序的设计1. 引言字符设备驱动程序是一种用于管理与操作字符设备的软件模块。
字符设备是指每次读写以字符为单位进行的设备,如终端设备、串口设备等。
本文将介绍如何设计一个简单的字符设备驱动程序。
2. 设计目标本文所设计的字符设备驱动程序具备以下目标:- 支持对字符设备的打开、关闭、读取和写入操作- 实现对字符设备的基本管理功能- 提供简单的错误处理机制3. 设计概述为了实现上述目标,我们将分为以下几个步骤来设计简单字符设备驱动程序。
步骤一:注册字符设备在设计字符设备驱动程序之前,我们首先需要在内核中注册字符设备。
在Linux系统中,可以使用`register_chrdev`函数来注册字符设备。
该函数将分配一个主设备号,并将字符设备驱动程序与该主设备号关联起来。
步骤二:编写设备打开函数设备打开函数是字符设备驱动程序的入口函数,它在应用程序打开设备文件时被调用。
在设备打开函数中,我们可以完成设备的初始化工作,并分配资源给设备。
步骤三:编写设备关闭函数设备关闭函数在应用程序关闭设备文件时被调用。
在设备关闭函数中,我们可以释放设备所占用的资源,并做一些清理工作。
步骤四:编写设备读取函数设备读取函数用于从设备中读取数据。
在设备读取函数中,我们可以读取设备缓冲区中的数据,并将数据返回给应用程序。
步骤五:编写设备写入函数设备写入函数用于向设备中写入数据。
在设备写入函数中,我们可以将应用程序传递的数据写入设备缓冲区,以供后续读取。
步骤六:添加文件操作结构体为了将设备驱动程序与设备文件相关联,我们需要在字符设备驱动程序中定义一个文件操作结构体。
该结构体中包含了与设备操作相关的函数指针,如打开函数、关闭函数、读取函数和写入函数。
步骤七:注册字符设备驱动程序完成上述步骤后,我们需要将字符设备驱动程序注册到内核中。
可以使用`cdev_init`函数来初始化字符设备,然后使用`cdev_add`函数将字符设备添加到内核的字符设备列表中。
字符设备驱动程序设计

prin tk("first driver release ealled!\n");
return 0;
}
static int data=0;
static ssize_t first_drv_write(struet file *fp, const char __user *buf, size_t len, loff_t *offset) {
first_drv_cdev = cdev_alloc();
copy_from_user((void *)&data,buf,sizeof( in t));
prin tk("first driver write called!data is %d\n ",data);
retur n sizeof( in t);
}
static ssize_t first_drv_read(struct file *fp, char __user *buf, size_t len, loff_t * offset)
{
data=data+1;
copy_to_user(buf, &data,sizeof( in t));
prin tk("first driver read called!\n");
retur n sizeof( in t);
}
static struct file_operati onsfirst_fops = {
编译没有错误时,将模块拷贝到跟文件系统中;
#cp xxx.ko /opt/rootfs/lib/modules/3.5.0-yyy/
4
加载:
#insmod川b/modules/3.5.0-yyy/xxxx.ko
简单字符设备驱动程序的设计本月修正2023简版

简单字符设备驱动程序的设计简单字符设备驱动程序的设计摘要本文介绍了简单字符设备驱动程序的设计,包括驱动程序的层次结构、关键功能模块的实现以及编写驱动程序的一般步骤。
通过阅读本文,读者可以了解字符设备驱动程序的基本原理和设计方法,为开发自己的驱动程序奠定基础。
1. 引言字符设备驱动程序是操作系统中的一个重要组成部分,它负责处理和管理字符设备的读写请求。
字符设备包括键盘、显示器等基本输入输出设备,也包括串口、并口等其他字符设备。
本文将以一个简单的字符设备驱动程序为例,介绍其设计和实现过程。
2. 设计思路2.1 驱动程序的层次结构字符设备驱动程序通常具有以下三个层次结构:- 应用层:负责与用户空间进行交互,接收和处理用户的读写请求。
- 中间层:负责驱动程序的逻辑控制,将用户请求传递给底层驱动程序。
- 底层层:与硬件设备进行交互,负责真正的数据读写操作。
2.2 关键功能模块的实现字符设备驱动程序的关键功能模块包括初始化、打开、关闭、读取和写入等。
下面分别介绍这些功能模块的实现。
- 初始化:在驱动程序加载时进行初始化操作,包括申请资源、注册字符设备等。
- 打开:当用户打开字符设备时,内核会调用驱动程序的打开函数,可以在该函数中进行一些必要的初始化操作。
- 关闭:当用户关闭字符设备时,内核会调用驱动程序的关闭函数,可以在该函数中进行一些必要的资源释放操作。
- 读取:当用户从字符设备中读取数据时,内核会调用驱动程序的读取函数,可以在该函数中实现数据的读取操作。
- 写入:当用户向字符设备中写入数据时,内核会调用驱动程序的写入函数,可以在该函数中实现数据的写入操作。
3. 编写驱动程序的步骤编写字符设备驱动程序的一般步骤包括以下几个方面:1. 定义并注册字符设备:在代码中定义一个字符设备结构体,并在初始化函数中调用 `register_chrdev` 函数进行注册。
2. 实现初始化函数:在初始化函数中进行资源的申请、字符设备结构体的初始化和注册等操作。
简单字符设备驱动程序的设计

简单字符设备驱动程序的设计1. 引言字符设备驱动程序是操作系统内核与硬件之间的接口,用于实现对字符设备的访问和控制。
设计一个简单的字符设备驱动程序,可以帮助我们深入理解操作系统的工作原理,也是学习驱动程序开发的重要一步。
2. 设计目标本文旨在设计一个简单的字符设备驱动程序,具备以下目标:实现字符设备的读取和写入操作;支持多个进程对字符设备进行读写;实现等待队列,当设备忙碌时,读写操作能够进入等待状态,待设备空闲后再进行处理;提供用户空间与内核空间之间的数据传输。
3. 设计思路3.1 设册,我们需要将设册到Linux内核中。
设册是指将设备信息添加到内核的设备列表中,以便内核能够对其进行管理和访问。
设册需要提供设备的主设备号和次设备号。
3.2 设备打开和关闭设备打开是指用户空间应用程序请求访问设备时,内核需要分配设备资源,并建立应用程序与设备之间的连接。
设备关闭是指用户空间应用程序不再需要访问设备时,内核需要释放设备资源,并断开应用程序与设备之间的连接。
3.3 设备读取和写入设备读取是指用户空间应用程序从设备中读取数据,设备写入是指用户空间应用程序向设备中写入数据。
设备读取和写入需要设计缓冲区以存储数据,并通过相应的操作函数实现数据的传输。
3.4 设备等待队列为了实现设备的并发访问,我们需要设计设备的等待队列,即当设备忙碌时,读写操作能够进入等待状态。
设备等待队列需要设计相应的等待队列头,并通过等待队列头为读写操作设置等待条件。
3.5 用户空间与内核空间数据传输设备的读取和写入操作需要涉及用户空间和内核空间之间的数据传输。
为此,我们需要设计合适的接口函数,用于实现用户空间与内核空间数据的传输。
4. 设计实现基于上述设计思路,我们可以开始编写简单字符设备驱动程序的实现代码。
具体实现过程略过,可以参考相关的驱动程序开发资料和示例代码。
5. 测试与验证在代码编写完成后,我们需要进行测试和验证,以确保驱动程序能够正常运行并满足设计目标。
简单字符设备驱动程序的设计

简单字符设备驱动程序的设计简单字符设备驱动程序的设计简介字符设备驱动程序是操作系统中的一种驱动程序,用于与用户空间中的字符设备进行交互。
字符设备是一种提供字节流访问的设备,如终端、串口等。
设计步骤步骤一:创建设备文件在Linux系统中,字符设备驱动程序通过设备文件与用户空间进行通信。
我们需要在/dev目录下创建设备文件,例如/dev/my_device。
通过命令`mknod /dev/my_device c <major><minor>`可以创建设备文件,其中<major>和<minor>分别是设备的主设备号和次设备号。
步骤二:编写驱动程序代码驱动程序代码主要包括以下几个部分:头文件引用:需要包含linux/module.h、linux/fs.h等头文件。
定义设备结构:可以使用struct cdev来定义字符设备结构,结构中包括设备编号、设备操作函数等信息。
实现设备操作函数:字符设备驱动程序需要实现open、release、read和write等设备操作函数,用于处理设备的打开、关闭、读取和写入操作。
注册设备:字符设备驱动程序需要在初始化时调用函数register_chrdev_region或alloc_chrdev_region来分配设备号,并通过函数cdev_add将设备添加到系统中。
步骤三:构建和安装驱动程序在编写完驱动程序代码后,需要进行构建和安装。
使用Makefile文件可以方便地进行构建和安装操作。
通过make命令可以编译.ko文件,然后使用insmod命令将.ko文件加载到内核中。
步骤四:驱动程序驱动程序安装完成后,可以通过编写程序来驱动程序的功能。
在用户空间中,通过打开设备文件、读取和写入设备数据等操作,来与驱动程序进行交互。
简单字符设备驱动程序的设计分为创建设备文件、编写驱动程序代码、构建和安装驱动程序以及驱动程序等几个步骤。
在设计过程中,需要了解字符设备驱动程序的结构和操作函数的实现。
简述字符设备驱动开发流程

简述字符设备驱动开发流程
字符设备驱动是Linux 内核开发中常见的一种驱动类型,用于处理字符设备的操作。
下面按照流程来简述字符设备驱动的开发过程。
1. 设计驱动程序接口
首先需要确定驱动程序需要提供哪些接口,例如读写、打开关闭等操作。
这些接口需要定义在驱动程序的头文件中。
2. 实现设备驱动程序
根据接口定义,编写设备驱动程序的实现代码。
主要包括初始化、读写、打开关闭等操作。
3. 编写设备节点的创建和删除代码
在Linux 中,每个设备都会被映射到一个设备节点上。
因此,需要编写代码来创建和删除设备节点。
4. 注册设备驱动程序
将设备驱动程序注册到Linux 内核中,让内核能够找到并加载驱动程序。
5. 编译和安装设备驱动程序
将设备驱动程序编译成内核模块或以静态方式链接到内核中。
安装驱动程序。
6. 测试和调试
在实际运行中,需要对设备驱动程序进行测试和调试,确认其功能和稳定性。
以上是字符设备驱动的开发流程,需要安排合理的时间进行开发和测试。
良好的开发流程能够提高驱动程序的质量和稳定性。
嵌入式第10章 字符设备和驱动程序设计-陈文智.

在<linux/kdev_t.h>头文件中给出了这些宏的定义
#define MINORBITS #define MINORMASK #define MAJOR(dev) #define MINOR(dev) #define MKDEV(ma,mi) 20 ((1U << MINORBITS) - 1) ((unsigned int) ((dev) >> MINORBITS)) ((unsigned int) ((dev) & MINORMASK)) (((ma) << MINORBITS) | (mi))
register_chrdev_region函数和alloc_chrdev_region函数用于 分配设备号,它们的区别是后者是以动态的方式分配的。 unregister_chrdev_region函数则用于释放设备号。
关键数据结构
多数情况下,基本的驱动程序操作都会涉及到内核提 供的三个关键数据结构,分别是file_operations、file和 inode,它们都在<linux/fs.h>头文件中定义。 ◦ struct file_operations ◦ struct file ◦ struct inode
对字符设备的访问是通过文件系统内的设 备文件进行的,或者称为设备节点。它们 通常位于/dev目录。 表示字符设备的设备文件可以通过“ls -l” 命令输出的第一列中的“c”来识别,而 块设备则用“b”标识。 主设备号用来标识该设备的种类,也标识 了该设备所使用的驱动程序;次设备号由 内核使用,标识使用同一设备驱动程序的 不同硬件设备。
在2.6内核中,可以容纳大量的设备,而不像先前的内核版本最 多只能使用255个主设备号和255个次设备号。
linux字符设备驱动程序设计概述(转)

linux字符设备驱动程序设计概述(转)linux字符设备驱动程序设计概述(转)字符设备是最基本、最常用的设备。
概括的说,字符设备驱动主要要做三件事:1、定义一个结构体static struct file_operations变量,其内定义一些设备的打开、关闭、读、写、控制函数;2、在结构体外分别实现结构体中定义的这些函数;3、向内核中注册或删除驱动模块。
具体如下:字符设备提供给应用程序流控制接口有:open/close/read/write/ioctl,添加一个字符设备驱动程序,实际上是给上述操作添加对应的代码,Linux对这些操作统一做了抽象struct file_operationsfile_operations结构体的例子如下static struct file_operations myDriver_fops = {owner: THIS_MODULE,write: myDriver_write,read: myDriver_read,ioctl: myDriver_ioctl,open: myDriver_open,release: myDriver_release,};该结构体规定了驱动程序向应用程序提供的操作接口:实现write操作从应用程序接收数据送到硬件。
例:static ssize_t myDriver_write(struct file *filp, const char *buf, size_t count, loff_t *f_pos){size_t fill_size = count;PRINTK("myDriver write called!\n");PRINTK("\tcount=%d, pos=%d\n", count, (int)*f_pos);if(*f_pos >= sizeof(myDriver_Buffer)){PRINTK("[myDriver write]Buffer Overlap\n");*f_pos = sizeof(myDriver_Buffer);return 0;}if((count + *f_pos) > sizeof(myDriver_Buffer)){PRINTK("count + f_pos > sizeof buffer\n");fill_size = sizeof(myDriver_Buffer) - *f_pos;}copy_from_user(&myDriver_Buffer[*f_pos], buf, fill_size);*f_pos += fill_size;return fill_size;}其中的关键函数u_long copy_from_user(void *to, const void *from, u_long len);把用户态的数据拷到内核态,实现数据的传送。
简单字符设备驱动程序的设计

简单字符设备驱动程序的设计简单字符设备驱动程序的设计简介在操作系统中,设备驱动程序是用来管理和控制硬件设备的软件模块。
其中,字符设备驱动程序是一种用来管理和控制字符设备的驱动程序。
字符设备是一种以字节流的形式进行输入和输出的设备,例如键盘、打印机等。
设计步骤步骤一:设册,我们需要将设册到系统中,这样操作系统就能够管理并使用该设备。
设备的注册可以通过调用`register_chrdev`函数来完成。
在注册设备时,需要指定设备的主设备号和设备的名称。
步骤二:初始化设备设册完成后,我们需要对设备进行初始化。
设备的初始化可以在驱动程序的`init`函数中完成。
在初始化函数中,我们可以进行一些必要的设备设置,例如分配内存空间、设置设备的属性等。
步骤三:实现文件操作函数文件操作函数是驱动程序的核心部分。
在字符设备驱动程序中,常见的文件操作函数有`open`、`release`、`read`和`write`。
这些函数负责打开设备、关闭设备、从设备读取数据和向设备写入数据。
步骤四:实现字符设备控制函数字符设备控制函数是驱动程序的另一个重要模块。
在字符设备驱动程序中,常见的字符设备控制函数有`ioctl`。
`ioctl`函数可以用来控制设备的一些特殊操作,例如设置设备的状态、获取设备的信息等。
步骤五:清理函数在驱动程序退出时,需要进行一些清理工作,例如释放分配的内存空间、注销设备等。
这些清理工作可以在驱动程序的`exit`函数中完成。
设计一个简单的字符设备驱动程序需要完成设备的注册、初始化设备、实现文件操作函数和字符设备控制函数、清理函数等步骤。
通过以上步骤可以构建一个简单的字符设备驱动程序,实现对字符设备的管理和控制。
这个驱动程序可以用作学习和理解设备驱动程序的基础,并为后续更复杂的驱动程序开发打下基础。
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.release =first_drv_release,
.write = first_drv_write,
.read = first_drv_read,
} ;
//驱动注册
static int major = 0;
实验
实验目的
掌握字符设备驱动程序编写的框架;
掌握设备驱动相关的知识;
实验原理
参考本周大课课件《字符设备驱动程序.PPT》。
实验步骤
建立一个工作目录,我们的驱动程序模块程序保存在这个目录下;
#mkdir first_drv
#cd first_drv
1
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
{
//注销cdev结构
........
//注销设备号
}
module_init(.......);
module_exit(.......);
MODULE_LICENSE(......);
注意:要求底层函数要实现open,release,write,read方法。
2
内容格式,参考如下:
obj-m+=模块程序文件名.o
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/cdev.h>
}
static int first_drv_release(struct inode *in, struct file *fp)
{
printk("first driver release called!\n");
return 0;
}
static int data=0;
static ssize_t first_drv_write(struct file *fp, const char __user *buf, size_t len, loff_t *offset)
#include <linux/device.h>
#include <asm/io.h>
static int first_drv_open(struct inode *in, struct file *fp)
{
printk("first driver open called!\n");
return 0;
printk("first driver module insert!\n");
return 0;
}
static void __exit first_drv_exit(void)
{
dev_t dev;
dev = MKDEV(major,0);
#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/cdev.h>
//(1)编写硬件底层操作函数实现open,release,write,read
......
//(2)创建一个file_operations结构
......
static int __initxxx_init(void)
{
//(3)申请设备号
........
//(4)初始化cdev结构
........
//(5)注册cdev结构
........
return 0;
}
static void __exitXXX_exit(void)
{
copy_from_user((void *)&data,buf,sizeof(int));
printk("first driver write called!data is %d\n",data);
return sizeof(int);
}
static ssize_t first_drv_read(struct file *fp, char __user *buf, size_t len, loff_t * offset)
{
data=data+1;
copy_to_user(buf,&data,sizeof(int));
printk("first driver read called!\n");
return sizeof(int);
}
static struct file_operations first_fops = {
static struct cdev *first_drv_cdev;
#define FIRST_DRV_NAME "first_drv"
static int __init first_drv_init(void)
{
dev_t dev;
alloc_chrdev_region(&dev, 0, 1, FIRST_DRV_NAME);
all:
make -C内核源码路径M=`pwd` modules#这一行要以TAB键开头
clean:
make -C内核源码路径M=`pwd` modules clean#这一行要以TAB键开头
3
编译内核模块,直接使用make命令就可以了;
#make
编译没有错误时,将模块拷贝到跟文件系统中;
#cp xxx.ko/opt/rootfs/lib/modules/3.5.0-yyy/
4
加载:
# insmod/lib/modules/3.5.0-yyy/xxxx.ko
查看系统分配的设备号
#cat /proc/devices
手动添加设备文件(设备节点)
# mknod /dev/first_drv c主设备号次设备号
5
实验成功后,叫老师查看实验结果,作为平时考察成绩;
first_drv:
major = MAJOR(dev);
first_drv_cdev = cdev_alloc();
cdev_init(first_drv_cdev,&first_fops);
first_drv_cdev->owner = THIS_MODULE;
cdev_add(first_drv_cdev, dev, 1);