完成应用程序通过驱动控制硬件的实现。实验建立在之前的框架上，我们先实现用户层与内核层之间的数据交互，驱动程序拿到用户传来的指令后，就可以执行点灯的动作了。
应用程序与驱动数据交互
对于驱动程序而言，使用copy_to_user 和 copy_from_user函数与应用程序进行数据交互。当应用程序read时，对应驱动程序copy_to_user；当应用程序write时，对应驱动程序copy_from_user。
copy_to_user是将数据从内核空间拷贝到用户空间
int copy_to_user(void __user * to, const void * from, unsigned long n) copy_from_user将数据从用户空间拷贝到内核空间
int copy_from_user(void * to, const void __user * from, unsigned long n)
驱动与硬件的连接
地址的映射
控制外设，其实就是控制寄存器地址。由于MMU（内存管理单元），内核层的驱动不能直接操作硬件上的地址，通过虚拟地址来实现。
驱动程序 --> 虚拟地址 --> MMU --> 物理地址(寄存器) --> 硬件
地址映射
void *ioremap(cookie, size) cookie: 物理地址 size: 长度（字节位单位） 返回值是虚拟地址
去映射
void iounmap(void __iomem *addr) addr 映射之后到虚拟地址
实现过程
驱动程序的实现
在之前的框架的基础上，一方面对下实现了硬件的操作，加载模块时将控制LED灯的引脚（GPX2_7）地址的映射，并设置引脚控制寄存器为输出模式；另一方面，实现对应用层接口的封装，当用户程序向驱动写数据时，chr_drv_write函数接收并且判断该数值，如果是正数则点亮LED灯，否者灭灯。
//chr_drv.c
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/device.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>
#define GPX2_CON 0x11000C40
#define GPX2_SIZE 8
volatile unsigned long *gpx2conf;
volatile unsigned long *gpx2dat;
static unsigned int dev_major = 250;
static struct class *devcls;
static struct device *dev;
ssize_t chr_drv_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t count, loff_t *fpos);
ssize_t chr_drv_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *fpos);
int chr_drv_open(struct inode *inode, struct file *filp);
int chr_drv_close(struct inode *inode, struct file *filp);
const struct file_operations my_fops = {
.open = chr_drv_open,
.read = chr_drv_read,
.write = chr_drv_write,
.release = chr_drv_close,
};
static int __init chr_drv_init(void)
{
printk("-------%s-------------\n", __FUNCTION__);
//向系统申请设备号
int ret;
ret = register_chrdev(dev_major, "chr_dev_test", &my_fops);
if(ret == 0){
printk("register ok\n");
}else{
printk("register failed\n");
return -EINVAL;
}
//创建设备结点
devcls = class_create(THIS_MODULE, "chr_cls");
dev = device_create(devcls, NULL, MKDEV(dev_major, 0), NULL, "chr2");
//将物理地址映射成为虚拟地址，用指针指向这个地址
gpx2conf = ioremap(GPX2_CON, GPX2_SIZE);
gpx2dat = gpx2conf + 1;
//GPX2_7设置成输出模式
*gpx2conf &= ~(0xf<<28);
*gpx2conf |= (0x1<<28);
return 0;
}
static void __exit chr_drv_exit(void)
{
printk("-------%s-------------\n", __FUNCTION__);
//取消地址映射
iounmap(gpx2conf);
//销毁这个设备结点
device_destroy(devcls, MKDEV(dev_major, 0));
class_destroy(devcls);
//释放这个设备号
unregister_chrdev(dev_major, "chr_dev_test");
}
module_init(chr_drv_init);
module_exit(chr_drv_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
static int kernel_val = 555;
// read(fd, buf, size);
ssize_t chr_drv_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t count, loff_t *fpos)
{
//printk("-------%s-------\n", __FUNCTION__);
int ret;
ret = copy_to_user(buf, &kernel_val, count);
if(ret > 0)
{
printk("copy_to_user error\n");
return -EFAULT;
}
return 0;
}
ssize_t chr_drv_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *fpos)
{
//printk("-------%s-------\n", __FUNCTION__);
int ret;
int value;
ret = copy_from_user(&value, buf, count);
if(ret > 0)
{
printk("copy_to_user error\n");
return -EFAULT;
}
if(value){
*gpx2dat |= (1<<7);
}else{
*gpx2dat &= ~(1<<7);
}
return 0;
}
int chr_drv_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
printk("-------%s-------\n", __FUNCTION__);
return 0;
}
int chr_drv_close(struct inode *inode, struct file *filp)
{
printk("-------%s-------\n", __FUNCTION__);
return 0;
}
应用程序
在应用层的角度，一切皆是文件。程序把驱动当成一个文件（设备结点）来操作，打开文件后，间隔一段时间写入0或1，最终实现led灯的闪烁。
//chr_test.c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
int fd;
int value = 0;
//打开设备结点
fd = open("/dev/chr2", O_RDWR);
if(fd < 0)
{
perror("open");
exit(1);
}
//读操作
read(fd, &value, 4);
//printf("___USER___: value = %d\n", value);
while(1)
{
//写操作
value = 0;
write(fd, &value, 4);
sleep(1);
//写操作
value = 1;
write(fd, &value, 4);
sleep(1);
}
close(fd);
return 0;
}
Makefile文件
负责编译管理工程。
ROOTFS_DIR = /nfs/rootfs
APP_NAME = chr_test
CROSS_COMPILE = /home/linux/soft/gcc-4.6.4/bin/arm-none-linux-gnueabi-
CC = $(CROSS_COMPILE)gcc
ifeq ($(KERNELRELEASE), )
KERNEL_DIR = /mnt/hgfs/sharefolder/kernel/linux-3.14-fs4412
CUR_DIR = $(shell pwd)
all :
make -C $(KERNEL_DIR) M=$(CUR_DIR) modules
$(CC) $(APP_NAME).c -o $(APP_NAME)
clean :
make -C $(KERNEL_DIR) M=$(CUR_DIR) clean
install:
cp -raf *.ko $(APP_NAME) $(ROOTFS_DIR)/drv_module
else
obj-m += chr_drv.o
endif
查看实验结果
编译并移动文件到nfs根目录
root@linux:/mnt/hgfs/sharefolder/kernel/linux-3.14-fs4412/drivers/mydrivers/chr_drv# make
root@linux:/mnt/hgfs/sharefolder/kernel/linux-3.14-fs4412/drivers/mydrivers/chr_drv# make install
开发板加载模块，执行应用程序
[root@farsight drv_module]# ls
chr_drv.ko chr_test
[root@farsight drv_module]#
[root@farsight drv_module]# insmod chr_drv.ko
[ 4803.030000] -------chr_drv_init-------------
[ 4803.035000] register ok
[root@farsight drv_module]# ./chr_test
[ 4809.940000] -------chr_drv_open-------
___USER___: value = 555
^C[ 4817.835000] -------chr_drv_close-------
[root@farsight drv_module]#
观察开发板上led是闪烁状态。
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