該驅動程序在UBUNTU10.04LTS編譯通過，系統內核為linux-2.6.32-24(可使用uname -r 命令來查看當前內核的版本號)
由於安裝UBUNTU10.04LTS時，沒有安裝LINUX內核源碼，因此需要在www.kernel.org下載LINUX源碼，下載linux-2.6.32.22.tar.bz2(與系統運行的LINUX內核版本盡量保持一致)，使用如下命令安裝內核：
1.解壓內核
cd /us/src
tar jxvf linux-2.6.32.22.tar.bz2
2.為系統的include創建鏈接文件
cd /usr/include
rm -rf asm linux scsi
ln -s /usr/src/linux-2.6.32.22/include/asm-generic asm
ln -s /usr/src/linux-2.6.32.22/include/linux linux
ln -s /usr/src/linux-2.6.32.22/include/scsi scsi
LINUX內核源碼安裝完畢
【2.驅動程序代碼】
/******************************************************************************
*Name: memdev.c
*Desc: 字符設備驅動程序的框架結構，該字符設備並不是一個真實的物理設備，
* 而是使用內存來模擬一個字符設備
*Parameter:
*Return:
*Author: yoyoba([email protected])
*Date: 2010-9-26
*Modify: 2010-9-26
********************************************************************************/
#include <linux/module.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/system.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include "memdev.h"
static mem_major = MEMDEV_MAJOR;
module_param(mem_major, int, S_IRUGO);
struct mem_dev *mem_devp; /*設備結構體指針*/
struct cdev cdev;
/*文件打開函數*/
int mem_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
struct mem_dev *dev;
/*獲取次設備號*/
int num = MINOR(inode->i_rdev);
if (num >= MEMDEV_NR_DEVS)
return -ENODEV;
dev = &mem_devp[num];
/*將設備描述結構指針賦值給文件私有數據指針*/
filp->private_data = dev;
return 0;
}
/*文件釋放函數*/
int mem_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
return 0;
}
/*讀函數*/
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; /*獲得設備結構體指針*/
/*判斷讀位置是否有效*/
if (p >= MEMDEV_SIZE)
return 0;
if (count > MEMDEV_SIZE - p)
count = MEMDEV_SIZE - p;
/*讀數據到用戶空間*/
if (copy_to_user(buf, (void*)(dev->data + p), count))
{
ret = - EFAULT;
}
else
{
*ppos += count;
ret = count;
printk(KERN_INFO "read %d bytes(s) from %d\n", count, p);
}
return ret;
}
/*寫函數*/
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; /*獲得設備結構體指針*/
/*分析和獲取有效的寫長度*/
if (p >= MEMDEV_SIZE)
return 0;
if (count > MEMDEV_SIZE - p)
count = MEMDEV_SIZE - p;
/*從用戶空間寫入數據*/
if (copy_from_user(dev->data + p, buf, count))
ret = - EFAULT;
else
{
*ppos += count;
ret = count;
printk(KERN_INFO "written %d bytes(s) from %d\n", count, p);
}
return ret;
}
/* seek文件定位函數 */
static loff_t mem_llseek(struct file *filp, loff_t
offset, int whence)
{
loff_t newpos;
switch(whence) {
case 0: /* SEEK_SET */
newpos = offset;
break;
case 1: /* SEEK_CUR */
newpos = filp->f_pos + offset;
break;
case 2: /* SEEK_END */
newpos = MEMDEV_SIZE -1 + offset;
break;
default: /* can't happen */
return -EINVAL;
}
if ((newpos<0) || (newpos>MEMDEV_SIZE))
return -EINVAL;
filp->f_pos = newpos;
return newpos;
}
/*文件操作結構體*/
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,
};
/*設備驅動模塊加載函數*/
static int memdev_init(void)
{
int result;
int i;
dev_t devno = MKDEV(mem_major, 0);
/* 靜態申請設備號*/
if (mem_major)
result = register_chrdev_region(devno, 2, "memdev");
else /* 動態分配設備號 */
{
result = alloc_chrdev_region(&devno, 0, 2, "memdev");
mem_major = MAJOR(devno);
}
if (result < 0)
return result;
/*初始化cdev結構*/
cdev_init(&cdev, &mem_fops);
cdev.owner = THIS_MODULE;
cdev.ops = &mem_fops;
/* 注冊字符設備 */
cdev_add(&cdev, MKDEV(mem_major, 0), MEMDEV_NR_DEVS);
/* 為設備描述結構分配內存*/
mem_devp = kmalloc(MEMDEV_NR_DEVS * sizeof(struct mem_dev), GFP_KERNEL);
if (!mem_devp) /*申請失敗*/
{
result = - ENOMEM;
goto fail_malloc;
}
memset(mem_devp, 0, sizeof(struct mem_dev));
/*為設備分配內存*/
for (i=0; i < MEMDEV_NR_DEVS; i++)
{
mem_devp[i].size = MEMDEV_SIZE;
mem_devp[i].data = kmalloc(MEMDEV_SIZE, GFP_KERNEL);
memset(mem_devp[i].data, 0, MEMDEV_SIZE);
}
return 0;
fail_malloc:
unregister_chrdev_region(devno, 1);
return result;
}
/*模塊卸載函數*/
static void memdev_exit(void)
{
cdev_del(&cdev); /*注銷設備*/
kfree(mem_devp); /*釋放設備結構體內存*/
unregister_chrdev_region(MKDEV(mem_major, 0), 2); /*釋放設備號*/
}
MODULE_AUTHOR("David Xie");
MODULE_LICENSE("GPL");
module_init(memdev_init);
module_exit(memdev_exit);/************************
*memdev.h
************************/
#ifndef _MEMDEV_H_
#define _MEMDEV_H_
#ifndef MEMDEV_MAJOR
#define MEMDEV_MAJOR 260 /*預設的mem的主設備號*/
#endif
#ifndef MEMDEV_NR_DEVS
#define MEMDEV_NR_DEVS 2 /*設備數*/
#endif
#ifndef MEMDEV_SIZE
#define MEMDEV_SIZE 4096
#endif
/*mem設備描述結構體*/
struct mem_dev
{
char *data;
unsigned long size;
};
#endif /* _MEMDEV_H_ */【3.編譯驅動程序模塊】
Makefile文件的內容如下：
ifneq ($(KERNELRELEASE),)
obj-m:=memdev.o
else
KERNELDIR:=/lib/modules/$(shell uname -r)/build
PWD:=$(shell pwd)
default:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
clean:
rm -rf *.o *.mod.c *.mod.o *.ko
endif
切換到root下，執行make時，如果UBUNTU是使用虛擬機安裝的，那麼執行make時，不要在ubuntu和windows的共享目錄下，否則會出錯。
root@VMUBUNTU:~# make
make -C /lib/modules/2.6.32-24-generic/build M=/root modules
make[1]: Entering directory `/usr/src/linux-headers-2.6.32-24-generic'
CC [M] /root/memdev.o
/root/memdev.c:15: warning: type defaults to ‘int’ in declaration of ‘mem_major’
/root/memdev.c: In function ‘mem_read’:
/root/memdev.c:71: warning: format ‘%d’ expects type ‘int’, but argument 3 has type ‘long unsigned int’
/root/memdev.c: In function ‘mem_write’:
/root/memdev.c:99: warning: format ‘%d’ expects type ‘int’, but argument 3 has type ‘long unsigned int’
Building modules, stage 2.
MODPOST 1 modules
CC /root/memdev.mod.o
LD [M] /root/memdev.ko
make[1]: Leaving directory `/usr/src/linux-headers-2.6.32-24-generic'
ls查看當前目錄的內容
root@VMUBUNTU:~# ls
Makefile memdev.h memdev.mod.c memdev.o Module.symvers
memdev.c memdev.ko memdev.mod.o modules.order
這裡的memdev.ko就是生成的驅動程序模塊。
通過insmod命令把該模塊插入到內核
root@VMUBUNTU:~# insmod memdev.ko
查看插入的memdev.ko驅動
root@VMUBUNTU:~# cat /proc/devices
Character devices:
1 mem
4 /dev/vc/0
4 tty
4 ttyS
5 /dev/tty
5 /dev/console
5 /dev/ptmx
260 memdev
6 lp
7 vcs
10 misc
13 input
14 sound
21 sg
29 fb
99 ppdev
108 ppp
116 alsa
128 ptm
136 pts
180 usb
189 usb_device
226 drm
251 hidraw
252 usbmon
253 bsg
254 rtc
Block devices:
1 ramdisk
259 blkext
7 loop
8 sd
9 md
11 sr
65 sd
66 sd
67 sd
68 sd
69 sd
70 sd
71 sd
128 sd
129 sd
130 sd
131 sd
132 sd
133 sd
134 sd
135 sd
252 device-mapper
253 pktcdvd
254 mdp
可以看到memdev驅動程序被正確的插入到內核當中，主設備號為260，該設備號為memdev.h中定義的#define MEMDEV_MAJOR 260。
如果這裡定義的主設備號與系統正在使用的主設備號沖突，比如主設備號定義如下：#define MEMDEV_MAJOR 254，那麼在執行insmod命令時，就會出現如下的錯誤：
root@VMUBUNTU:~# insmod memdev.ko
insmod: error inserting 'memdev.ko': -1 Device or resource busy
查看當前設備使用的主設備號
root@VMUBUNTU:~# cat /proc/devices
Character devices:
1 mem
4 /dev/vc/0
4 tty
4 ttyS
5 /dev/tty
5 /dev/console
5 /dev/ptmx
6 lp
7 vcs
10 misc
13 input
14 sound
21 sg
29 fb
99 ppdev
108 ppp
116 alsa
128 ptm
136 pts
180 usb
189 usb_device
226 drm
251 hidraw
252 usbmon
253 bsg
254 rtc
Block devices:
1 ramdisk
259 blkext
7 loop
8 sd
9 md
11 sr
65 sd
66 sd
67 sd
68 sd
69 sd
70 sd
71 sd
128 sd
129 sd
130 sd
131 sd
132 sd
133 sd
134 sd
135 sd
252 device-mapper
253 pktcdvd
254 mdp
發現字符設備的254主設備號為rtc所使用，因此會出現上述錯誤，解決方法只需要在memdev.h中修改主設備號的定義即可。
【4.編寫應用程序，測試該驅動程序】
首先應該在/dev/目錄下創建與該驅動程序相對應的文件節點，使用如下命令創建：
root@VMUBUNTU:/dev# mknod memdev c 260 0
使用ls查看創建好的驅動程序節點文件
root@VMUBUNTU:/dev# ls -al memdev
crw-r--r-- 1 root root 260, 0 2010-09-26 17:28 memdev
編寫如下應用程序，來對驅動程序進行測試。
/******************************************************************************
*Name: memdevapp.c
*Desc: memdev字符設備驅動程序的測試程序。先往memedev設備寫入內容，然後再
* 從該設備中把內容讀出來。
*Parameter:
*Return:
*Author: yoyoba([email protected])
*Date: 2010-9-26
*Modify: 2010-9-26
********************************************************************************/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <unistd.h>
#include <linux/i2c.h>
#include <linux/fcntl.h>
int main()
{
int fd;
char buf[]="this
is a example for character devices driver by yoyoba!";//寫入memdev設備的內容
char buf_read[4096]; //memdev設備的內容讀入到該buf中
if((fd=open("/dev/memdev",O_RDWR))==-1) //打開memdev設備
printf("open memdev WRONG！\n");
else
printf("open memdev SUCCESS!\n");
printf("buf is %s\n",buf);
write(fd,buf,sizeof(buf)); //把buf中的內容寫入memdev設備
lseek(fd,0,SEEK_SET); //把文件指針重新定位到文件開始的位置
read(fd,buf_read,sizeof(buf)); //把memdev設備中的內容讀入到buf_read中
printf("buf_read is %s\n",buf_read);
return 0;
}編譯並執行該程序
root@VMUBUNTU:/mnt/xlshare# gcc -o mem memdevapp.c
root@VMUBUNTU:/mnt/xlshare# ./mem
open memdev SUCCESS!
buf is this is a example for character devices driver by yoyoba!
buf_read is this is a example for character devices driver by yoyoba!
表明驅動程序工作正常。。。
【5.LINUX是如何make驅動程序模塊的】
Linux內核是一種單體內核，但是通過動態加載模塊的方式，使它的開發非常靈活 方便。那麼，它是如何編譯內核的呢？我們可以通過分析它的Makefile入手。以下是 一個簡單的hello內核模塊的Makefile.
ifneq ($(KERNELRELEASE),)
obj-m:=hello.o
else
KERNELDIR:=/lib/modules/$(shell uname -r)/build
PWD:=$(shell pwd)
default:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
clean:
rm -rf *.o *.mod.c *.mod.o *.ko
endif
當我們寫完一個hello模塊，只要使用以上的makefile。然後make一下就行。 假設我們把hello模塊的源代碼放在/home/study/prog/mod/hello/下。 當我們在這個目錄運行make時，make是怎麼執行的呢？ LDD3第二章第四節“編譯和裝載”中只是簡略地說到該Makefile被執行了兩次， 但是具體過程是如何的呢？
首先，由於make 後面沒有目標，所以make會在Makefile中的第一個不是以.開頭 的目標作為默認的目標執行。於是default成為make的目標。make會執行 $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules shell是make內部的函數,假設當前內核版本是2.6.13-study,所以$(shell uname -r)的結果是 2.6.13-study 這裡，實際運行的是
make -C /lib/modules/2.6.13-study/build M=/home/study/prog/mod/hello/ modules
/lib/modules/2.6.13-study/build是一個指向內核源代碼/usr/src/linux的符號鏈接。 可見，make執行了兩次。第一次執行時是讀hello模塊的源代碼所在目錄/home/s tudy/prog/mod/hello/下的Makefile。第二次執行時是執行/usr/src/linux/下的Makefile時.
但是還是有不少令人困惑的問題： 1.這個KERNELRELEASE也很令人困惑，它是什麼呢？在/home/study/prog/mod/he llo/Makefile中是沒有定義這個變量的，所以起作用的是else…endif這一段。不 過，如果把hello模塊移動到內核源代碼中。例如放到/usr/src/linux/driver/中， KERNELRELEASE就有定義了。 在/usr/src/linux/Makefile中有 162 KERNELRELEASE=$(VERSION).$(PATCHLEVEL).$(SUBLEVEL)$(EXTRAVERSION)$(LOCALVERSION)
這時候，hello模塊也不再是單獨用make編譯，而是在內核中用make modules進行 編譯。 用這種方式，該Makefile在單獨編譯和作為內核一部分編譯時都能正常工作。
2.這個obj-m := hello.o什麼時候會執行到呢？ 在執行：
make -C /lib/modules/2.6.13-study/build M=/home/study/prog/mod/hello/ modules
時，make 去/usr/src/linux/Makefile中尋找目標modules: 862 .PHONY: modules 863 modules: $(vmlinux-dirs) $(if $(KBUILD_BUILTIN),vmlinux) 864 @echo ' Building modules, stage 2.'; 865 $(Q)$(MAKE) -rR -f $(srctree)/scripts/Makefile.modpost
可以看出，分兩個stage: 1.編譯出hello.o文件。 2.生成hello.mod.o hello.ko 在這過程中，會調用 make -f scripts/Makefile.build obj=/home/study/prog/mod/hello 而在 scripts/Makefile.build會包含很多文件： 011 -include .config 012 013 include $(if $(wildcard $(obj)/Kbuild), $(obj)/Kbuild, $(obj)/Makefile)
其中就有/home/study/prog/mod/hello/Makefile 這時 KERNELRELEASE已經存在。 所以執行的是： obj-m:=hello.o
關於make modules的更詳細的過程可以在scripts/Makefile.modpost文件的注釋 中找到。如果想查看make的整個執行過程，可以運行make -n。
