【米尔 MYD-YM62X 开发板入门评测】 7.字符设备驱动框架验证

andeyqi

本帖最后由 andeyqi 于 2023-11-23 22:29 编辑

简介：
linux 的驱动程序一般是在内核态，用户在用户态通过虚拟文件系统VFS创建的文件节点的，open/read/write 等方法访问驱动程序，字符设备驱动程序是最基本的驱动模型，用户态通过系统调用访问内核态的驱动程序，那开始我们的主题字符驱动程序的学习。

1.内核模块代码编写

用户态调用内核态的驱动程序流程如下：

我们编写内核态测试代码通过模块加载的方式进行加载，open 函数只是打印log 用于确认代码已经被调用到，代码如下：

#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/kdev_t.h>
#include <linux/uaccess.h>
#define DEV_MEM_SIZE 1024
char device_buffer[DEV_MEM_SIZE];
static int pseudo_chr_dev_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
pr_info("open was successful\n");
return 0;
}

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wirte 函数将用户态态的数据copy 至缓冲区域device_buffer保存

static ssize_t pseudo_chr_dev_write(struct file *filp, const char __user *buff, size_t count, loff_t *f_pos)
{
pr_info("write requested for %zu bytes\n", count);
if((*f_pos + count) > DEV_MEM_SIZE)
{
count = DEV_MEM_SIZE - *f_pos;
}
if(!count)
{
return -ENOMEM;
}
if(copy_from_user(&device_buffer[*f_pos], buff, count))
{
return -EFAULT;
}
pr_info("Number of bytes successfully written = %zu\n", count);
return count;
}

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read 函数将缓冲区device_buffer的数据返回至用户空间

static ssize_t pseudo_chr_dev_read(struct file *filp, char __user *buff, size_t count, loff_t *f_pos)
{
pr_info("read requested for %zu bytes \n", count);
if((*f_pos + count) > DEV_MEM_SIZE)
{
count = DEV_MEM_SIZE - *f_pos;
}
if(copy_to_user(buff, &device_buffer[*f_pos], count))
{
return -EFAULT;
}
pr_info("Number of bytes successfully read = %zu\n", count);
return count;
}

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模块加载及卸载代码

static int pseudo_chr_dev_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
pr_info("close was successful\n");
return 0;
}
struct file_operations device_fops={
.owner = THIS_MODULE,
.open = pseudo_chr_dev_open,
.release = pseudo_chr_dev_release,
.read = pseudo_chr_dev_read,
.write = pseudo_chr_dev_write,
};
dev_t device_number;
struct cdev chr_dev;
struct class *pseudo_class;
struct device *pseudo_char_device;
static int __init pseudo_chrdev_init(void)
{
int ret = 0;
ret = alloc_chrdev_region(&device_number, 0, 1, "pseudo_chr_dev");
if(ret < 0)
{
goto fail_dev_num;
}
pr_info("Device number <major>:<minor> = %d:%d", MAJOR(device_number),MINOR(device_number));
cdev_init(&chr_dev, &device_fops);
chr_dev.owner = THIS_MODULE;
cdev_add(&chr_dev, device_number, 1);
pseudo_class = class_create(THIS_MODULE, "pseudo_class");
pseudo_char_device = device_create(pseudo_class, NULL, device_number, NULL,"pseudo_chrdev");
pr_info("Module init was successful\n");
return 0;
fail_dev_num:
return ret;
}
static void __exit pseudo_chrdev_exit(void)
{
device_destroy(pseudo_class, device_number);
class_destroy(pseudo_class);
cdev_del(&chr_dev);
unregister_chrdev_region(device_number, 1);
pr_info("module unloaded\n");
}
module_init(pseudo_chrdev_init);
module_exit(pseudo_chrdev_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Andyqi");
MODULE_DESCRIPTION("This is pseudo driver module of character device");

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内核态测试代码已经ok，我们编写makefile,KERN_DIR 指定内核代码路径，将驱动程序编译为模块。

KERN_DIR = /home/rlk/ym625x/myd-ym62x-bsp/myir-ti-linux
all:
make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules
clean:
make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean
rm -rf modules.order
obj-m += char_drv.o

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执行make 命令编译，编译通过生成char_drv.ko 文件

2.命令行读取验证

我们已经编译好了ko 文件，模块加载函数内部包含了在文件系统中创建class 并在class 创建设备我们可以通过文件节点来访问驱动程序，对应的节点名称规则如下：

将编译好的ko 文件上传到开发板通过insmode 命令加载至内核，通过log可知模块加载成功分配了239:0的设备号

通过cat /sys/class/pseudo_class/pseudo_chrdev/dev 也可以读取到device 对应的设备号为239:0

先尝试使?echo命令写入数据到字符设备/dev/pseudo_chrdev echo "Hello world!" > /dev/pseudo_chrdev,以下log 可以看出我们的write 函数及open函数已经被调用，从上?的命令可以看到整个文件操作的过程，从open到close。

我们尝试通过cat 读取文件 cat /dev/pseudo_chrdev ,我们可以看到read 函数已经被调用并且读到了我们写入的"Hello world!"

3.App程序验证

通过echo，cat 已经验证了文件的基本操作，我们编写如下测试代码在app 空间访问字符驱动程序

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define MAX 1048
char buffer[MAX];
int main(int argc, char **argv)
{
int fd = 0;
int ret = 0;
int count = 0;
/* 两个参数 */
if(argc != 2)
{
printf("Wrong usage, Please try the way: <file> <number toread>\n");
goto exit;
}
/* 字符转换整数， main函数的参数 */
count = atoi(argv[1]);
/* 打开字符设备文件 */
fd = open("/dev/pseudo_chrdev", O_RDWR);
if(fd < 0)
{
perror("open fail");
goto exit;
}
printf("Open operation was successful\n");
/* 从字符设备缓冲读取数据 */
ret = read(fd, &buffer[MAX], count);
if(!ret)
{
printf("read failure or end of file\n");
goto exit;
}
else
{
printf("read %d bytes data from pseudo character device\n", ret);
}
/* 从用户空间写数据到字符设备 */
ret = write(fd, &buffer[MAX], count);
if(!ret)
{
printf("write failure or character device full\n");
goto exit;
}
else
{
printf("write %d bytes date to pseudo character device\n", ret);
}
return 0;
exit:
close(fd);
return 0;
}

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将测试程序编译通过后，传送至开发板运行结果如下，可以看出内核态的open read write 也已经被调用到了

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