嵌入式系统实验6 字符设备驱动程序设计-陈文智

◦ 字符设备驱动的文件操作函数
file_operations结构体中的成员函数是字符设备驱动与内核 之间的接口，用户空间对Linux进行系统调用最终会调用 这些函数。大多数设备驱动都会实现open、release、read、 write、ioctl等几个函数。
虚拟字符设备设计

虚拟字符设备是一个实际上并不存在的设备， 在本实验中，它实际上是代表一块指定大小 的内存空间。
实验6 字符设备驱动程序设计
Hale Waihona Puke Baidu
一 实验目的
理解字符设备驱动程序设计的相关概念。 掌握字符设备驱动程序的开发过程。 学会编写简单的GPIO驱动。

二 实验环境
硬件：AT91SAM9G45-EKES开发板、PC机 软件：Windows 2000/NT/XP、Ubuntu 9.10

三 实验任务
驱动模块初始化函数及退出函数
◦ 驱动安装
交叉编译及动态加载模块
◦ 驱动测试
测试编写好的驱动模块，对设备文件操作
实验二 虚拟字符设备设计

本实验的任务是设计一个虚拟的字符设备，它其 实是一块内存区域的封装。 希望通过这个实验，可以加深读者对字符设备的 理解，并熟练掌握编写字符设备驱动的能力。 需要实现的文件操作：

该驱动需要提供的操作包括：
◦ 读写（read/write） ◦ 控制（ioctl） ◦ 定位（llseek）

注意内存越界行为
GPIO按键驱动原理

输入设备，例如键盘、鼠标、触摸屏等，是一个典 型的字符设备，它的工作原理一般是底层在检测到 按键、点击等输入动作时产生一个中断，然后CPU 通过SPI、I2C或者外部存储器总线读取按键值、坐 标等数据并交由字符设备驱动管理，而驱动的读操 作让用户可以读取这些数据。 而为了简化输入系统的设计和驱动的编写，Linux系 统专门提供了input子系统，它统一管理鼠标和键盘 事件。而在input架构的基础上，内核目录下的 drivers/input/keyboard/ gpio_keys.c实现了通用的GPIO 按键驱动。
编写简单的字符设备驱动。 虚拟字符设备——virtualcdev设计 理解和掌握GPIO按键驱动的原理

四 实验原理
简单的字符设备驱动 虚拟字符设备设计原理 GPIO按键驱动原理

简单的字符设备驱动

最基本的字符设备驱动由以下两部分组成：
◦ 字符设备驱动模块加载和卸载函数
在字符设备的模块加载函数中，需要完成设备号的分配和 字符设备的注册；在字符设备折模块卸载函数中，需要完 成设备号的释放和字符设备的注销。

五 实验步骤
实验一 编写一个简单的字符设备驱动 实验二 虚拟字符设备设计 实验三 GPIO按键驱动

实验一 简单的字符设备驱动
驱动程序包括以下内容：
◦ 头文件及全局变量
驱动模块的一些必要的头文件、宏以及全局变量
◦ 主要操作函数
定义file_operations的操作函数
◦ 驱动模块函数
按照实验原理，修改board-sam9m10g45ek.ce 及gpio_keys.c代码，然后重新编译内核并下 载到目标板上运行。
六 实验讨论与思考
字符设备的设备号分配方式有哪几种？ 字符设备驱动的初始化和退出需要完成哪些工 作？ 如何使用文件私有数据（private_data）来改写 实验二？ 如何在input子系统的基础上模拟键盘或者鼠标 输入？

◦ read、write、ioctl和lseek



编写测试程序验证驱动设计
实验三 GPIO按键驱动

本实验的任务有两个：
◦ 在原有的GPIO按键驱动的基础上修改代码，可以 在按键的时候在屏幕上打印按键信息，例如按键 的代码值以及按键类型等。 ◦ 修改配认的GPIO按键配置，将鼠标左右键定义替 换成其它键值。