模块驱动实验指导

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1、内核驱动设计入门一模块方式驱动实验一、实验目的>学习在LINUX下进行驱动设计的原理>学握使用模块方式进行驱动开发调试的过程二、实验内容在PC机上编写简单的虚拟锁件驱动程序并进行调试，实验驱动的各个接口函数的实现，分析并理解驱动与应用程序的交互过程。三、预备知识>有C语言基础。>掌握在Linux下常用编辑器的使用。>掌握Makefile的编写和使用。>掌握Linux下的程序编译与交叉编译过程。>有驱动开发的基木知识。四、实验设备及工具硬件:PC机Pentium500以上，硬盘40G以上，内存大于128M。软件：PC机操作系统REDHATLINUX9.0+MIN1COM

2、+AMR-LINUX开发环境五、实验原理Linux中的驱动设计是嵌入式Linux开发中I•分重要的部分，它要求开发者不仅要熟悉Linux的内核机制、驱动程序与用八级应用程序的接口关系、考虑系统中対设备的并发操作等等,而R还要非常熟悉所开发破件的工作原理。这对驱动开发者提出了比较高的要求，这个实验主要是给大家进入驱动设计提供一个简单入门的一个实例，并不盂要提供太多与硬件相关的内容，这部分应该是通过仔细阅读芯片厂家提供的资料來解决。驱动程序的作用是应用程序与硕件Z间的一个屮间软件层，驱动程序应该为应用程序展现硕件的所有功能，不应该强加其他的约束，对于硬件使用的权限和限制应

3、该山应用程序层控制。但是有时驱动程序的设计是跟所开发的项目相关的，这时就可能在驱动层加入一些与应用相关的设计考虑，主要是因为在驱动层的效率比应用层高，同时为了项冃的盂要可能只强化或优化硕件的某个功能，而弱化或关闭其他一些功能；到底需要展现硕件的哪些功能全都由开发者根据需要而定。驱动程序有吋会被多个进程同时使用，这吋我们要考虑如何处理并发的问题，就需要调用i些内核的函数使用互斥量和锁等机制。驱动程序主要需要考虑下面三个方面：提供尽虽多的选项给用户，提高驱动程序的速度和效率，尽量使驱动程序简单，使Z易于维护。Linux的驱动开发调试冇两种方法，一种是直接编译到内核，再运行

4、噺的内核来测试；二是编译为模块的形式，单独加载运行调试。第一种方法效率较低，但在某些场合是唯一的方法。模块方式调试效率很高，它使用insmodI具将编译的模块直接插入内核，如果出现故障，可以使用rmmod从内核中卸载模块。不需要重新启动内核，这使驱动调试效率大大提高。我们的实验在PC机和UP-NETARM2410-S上都可以运行,编译时使用不同的编译器就可以了。1.驱动程序与应用程序的区别应用程序一般有一个main函数，从头到尾执行一个任务；驳动程序却不同，它没有main函数，通过使用宏module_init（初始化函数名）；将初始化函数加入内核全局初始化函数列表中，

5、在内核初始化吋执行驱动的初始化函数，从而完成驱动的初始化和注册，Z后驱动便停止等待被应用软件调用。驱动程序中有一个宏moudule_exit（退出处理函数名）注册退出处理函数。它在驷动退出时被调用。应用程序可以和GL1BC库连接,因此可以包含标准的头文件,比如,在驷动程序中是不能使用标准C库的，因此不能调用所有的C库函数，比如输出打印函数只能使用内核的printk函数，包含的头文件只能是内核的头文件，比如〈linux/module.h>。2.内核版本与编译器的版本依赖当模块与内核链接时，insmod会检査模块和当前內核版本是否匹配

6、，每个模块都定义了版本符号—module_kernel_version,这个符号位于模块文件的ELF头的.modinfo段屮。只耍在模块屮包含,编译器就会自动定义这个符号。每个内核版本都需耍特定版本的编译器的支持，高版本的编译器并不适合低版本的内核，比如UP-NETARM2410-S实验仪中的LINUX-2.4.19的内核需耍2.95.3的GCC版本编译器。Linux2.4版本的insmod命令装载模块时,首先从/lib/modules目录和内核相关的子目录中查找模块文件，如果需要从当前冃录装载，使用insmodmodule.Oo3•主

7、设备号和次设备号传统方式屮的设备管理中，除了设备类型外，内核还需要一•对称作主次设备号的参数，才能唯一-标识一个设备。主设备号和同的设备使用相同的驱动程序，次设备号用于区分具体设备的实例。比如PC机中的IDE设备，一般主设备号使用3,WINDOWS下进行的分区，一般将主分区的次设备号为1,扩展分区的次设备号为2、3、4,逻辑分区使用5、6....0设备操作宏MAJOR()和MINOR()可分别用于获取主次设备号，宏MKDEV()用于将主设备号和次设备号合并为设备号,这些宏定义在include/linux/kdcvt.h中。对于LINUX中对设备号的分