文章目录
- 一、Linux驱动认知
- 二、内核空间
- 1、如何找到相关的驱动
- 2、主设备号和次设备号
- 3、驱动链表：管理所有设备的驱动
- 4、驱动插入链表的顺序由设备号检索
- 5、驱动代码的开发
- 三、驱动编写、编译、测试
- 四、驱动阶段性总结
一、Linux驱动认知
Linux驱动分为用户空间、内核空间和硬件
用户空间：分为App和C library
-
(1）App：cp、ftp项目、C基础、C库、文件、进程、进程间通信、线程、网络
-
(2）C library：指C库，比如：open() read() write() fork() pthread() socket()等等，c库提供的API调用内核态，支配内核干活。（提供了app支配内核干活的接口）
二、内核空间
- Linux下一切皆文件
- 设备都拥有自己对应的驱动程序
1、如何找到相关的驱动
（1）文件名
（2）设备号：主设备号和次设备号
2、主设备号和次设备号
Linux的设备管理是和文件系统紧密结合的，各种设备都以文件的形式存放在/dev目录下，称为设备文件。应用程序可以打开、关闭和读写这些设备文件，完成对设备的操作，就像操作普通的数据文件一样。为了管理这些设备，系统为设备编了号，每个设备号又分为主设备号和次设备号。主设备号用来区分不同种类的设备（比如手机品牌种类有华为、苹果、oppo、vivo等），而次设备号用来区分同一类型的多个设备（比如华为品牌的mate30、mate40、mate 50手机等）。对于常用设备，Linux有约定俗成的编号，如硬盘的主设备号是3
3、驱动链表：管理所有设备的驱动
（1）添加：编写完驱动程序，加载到内核
（2）查找：调用驱动程序，应用层用户空间去open()
4、驱动插入链表的顺序由设备号检索
5、驱动代码的开发
1、添加驱动
(1）设备名
(2）设备号：主设备号和此设备号
(3）设备驱动函数(操作寄存器来驱动I/O口)
2、 调用驱动过程
- 用户程序调用open函数，会触发中断异常（软中断，中断号0x80表示系统调用），进入内核态，调用sys_call
- 穿透虚拟文件系统（VFS），调用sys_open函数根据文件名背后的设备号去驱动链表中找到对应的驱动，调用驱动的相关函数，实现具体操作
Linux之中，一切皆文件，硬件设备(鼠标，键盘，led，屏幕，flash，内存，网卡)，IO口，串口
这些都需要驱动程序来进行调用，上层只需要通过open，read，write函数来操作，而操作的对象是文件还是设备，这就需要驱动程序的运行
三、驱动编写、编译、测试
1. 驱动编写：
文件命名为pin4driver.c
手动生成设备
sudo mknod cl c 8 1
#include <linux/fs.h> //file_operations声明
#include <linux/module.h> //module_init module_exit声明
#include <linux/init.h> //__init __exit 宏定义声明
#include <linux/device.h> //class devise声明
#include <linux/uaccess.h> //copy_from_user 的头文件
#include <linux/types.h> //设备号 dev_t 类型声明
#include <asm/io.h> //ioremap iounmap的头文件
static struct class *pin4_class;
static struct device *pin4_class_dev;
static dev_t devno; //设备号
static int major =231; //主设备号
static int minor =0; //次设备号
static char *module_name="pin4"; //模块名
//read
static int pin4_read(struct file *file1,char __user *buf,size_t size,loff_t *ppos)
{
printk("pin4_read\n");
return 0;
}
//led_open函数
static int pin4_open(struct inode *inode,struct file *file)
{
printk("pin4_open\n"); //内核的打印函数和printf类似
return 0;
}
//led_write函数
static ssize_t pin4_write(struct file *file,const char __user *buf,size_t count, loff_t *ppos)
{
printk("pin4_write\n");
return 0;
}
static struct file_operations pin4_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = pin4_open,
.write = pin4_write,
.read = pin4_read,
};
int __init pin4_drv_init(void) //真时驱动入口
{
int ret;
devno = MKDEV(major,minor); //1、创建设备号
ret = register_chrdev(major, module_name,&pin4_fops); //3、注册驱动 告诉内核，把这个驱动加入到内核驱动的链表中
pin4_class=class_create(THIS_MODULE,"myfirstdemo"); //代码在dev下自动生成设备
pin4_class_dev =device_create(pin4_class,NULL,devno,NULL,module_name); //创建设备文件
return 0;
}
void __exit pin4_drv_exit(void)
{
device_destroy(pin4_class,devno);
class_destroy(pin4_class);
unregister_chrdev(major, module_name); //卸载驱动
}
module_init(pin4_drv_init); //入口,内核加载该驱动的时候，这个宏会被调用
module_exit(pin4_drv_exit);
MODULE_LICENSE("GPL v2");
2. 驱动编译：
2.1 将驱动代码拷贝到driver/char目录下
2.2 修改该目录下的Makefile（在首行加上下面语句），表示需要编译该驱动文件
-
（1）输入指令： vi Makefile
-
（2）然后在Makefile文件内加一条：obj-m += pin4driver2.o
obj-m += pin4driver.o //obj-m表示以模块形式编译生成.ko文件
//pin4driver.o是驱动代码pin4driver.c的.o文件
2.3返回内核目录下进行编译
ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- KERNEL=kernel7 make modules
编译成功后在driver/char目录下出现pin4driver.ko驱动文件
3. 驱动测试
3.1 将xxx.ko驱动文件通过scp命令发送给树莓派
scp pin4driver.ko pi@192.168.0.123:/home/pi
3.2 装载内核驱动：sudo insmod xxx.ko
sudo insmod pin4driver.ko
3.2.1 编译一个测试代码pin4test.c，然后把测试代码远程拷贝到树莓派的根目录
测试代码内容如下：
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<stdio.h>
int main()
{
int fd;
int cmd;
int data;
fd = open("/dev/pin4",O_RDWR);
if(fd < 0){
printf("open failed\n");
perror("reson:");
}else{
printf("open success\n" );
}
printf("input command: 1/0\n1:set pin4 high\n0:set pin4 low\n" );
scanf("%d",&cmd);
if (cmd == 1)
{
data = 1;
}
if (cmd == 0)
{
data = 0;
}
printf("data= %d\n",data);
fd= write(fd,&data,1);
}
- 开始编译测试代码，并重新命名为pin4test
arm-linux-gnueabihf-gcc pin4test.c -o pin4test
- 把测试代码pin4test远程拷贝到树莓派的根目录
scp pin4test pi@192.168.0.123:/home/pi
3.3 为设备文件添加访问权限
- 装载成功后将在/dev目录下生成设备（例/dev/pin4，需要给该文件添加访问权限：sudo chmod 666 /dev/pin4 ）
sudo chmod 666 /dev/pin4
- 原因：内核驱动是由通过sudo命令管理员装载的，默认只有管理员有访问权限
3.4 运行测试程序调用驱动（测试程序参考博文：基于框架编写驱动）
- 运行./pin4test文件
3.5 通过命令dmesg查看打印的信息
（Dmesg用于显示内核环形缓冲区的内容，内核在其中存储各种消息）
补充：
查看内核模块：lsmod
卸载内核驱动：sudo rmmod xxx（不需要写.ko）
四、驱动阶段性总结
（1）内核驱动基本框架：
-
驱动代码编写：
-
参考pin4driver.c:
（2）内核驱动编译：
- 把驱动代码拷贝至 driver/char
- 修改Makefile ，告诉编译器，要编译该驱动文件,驱动代码文件放在哪个目录下就修改哪个目录下的Makefile文件
- ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- KERNEL=kernel7 make modules
（3）驱动测试步骤：
内核驱动装载：
- sodu insmod xxx.ko
- 内核驱动卸载：
- sodu rmmod xxx 不需要写ko
- 查看内核模块：
lsmod
（4）验证步骤：
- 装载驱动
- 驱动装载后生成设备，比如：/dev/pin4，通过
- sudo chmod 666 /dev/pin4 添加访问权限
- 运行测试程序pin4text调用驱动
- 内核的printk是内核层的printf，通过dmesg查看打印信息。
