苏州华亭建设工程有限公司网站,wordpress简约企业商城,黑龙江省建设银行官网站首页,网站络前言上一篇分享的#xff1a;《从单片机工程师的角度看嵌入式Linux》中有简单提到Linux的三大类驱动#xff1a;我们学习编程的时候都会从hello程序开始。同样的#xff0c;学习Linux驱动我们也从最简单的hello驱动学起。驱动层和应用层 还记得实习那会儿我第一次接触嵌入式… 前言上一篇分享的《从单片机工程师的角度看嵌入式Linux》中有简单提到Linux的三大类驱动我们学习编程的时候都会从hello程序开始。同样的学习Linux驱动我们也从最简单的hello驱动学起。驱动层和应用层 还记得实习那会儿我第一次接触嵌入式Linux项目的时候我的导师让我去学习项目的其它模块然后尝试着写一个串口相关的应用。那时候知道可以把设备当做文件来操作。但是不知道为什么是这样就去网上搜了一些代码驱动代码然后和我的应用代码放在同一个文件里。给导师看了之后导师说那些驱动程序不需要我写那些驱动已经写好被编译到内核里了可以直接用了我只需关注应用层就好了。我当时脑子里就在打转。。whatSTM32用一个串口不就是串口初始化然后想怎么用就怎么用吗后来经过学习才知道原来是那么一回事呀。这就是单片机转转嵌入式Linux的思维误区之一。学嵌入式Linux之前我们有必要暂时忘了我们单片机的开发方式重新梳理嵌入式Linux的开发流程。下面看一下STM32裸机开发与嵌入式Linux开发的一些区别嵌入式Linux的开发方式与STM32裸机开发的方式有点不一样。在STM32的裸机开发中驱动层与应用层的区分可能没有那么明显常常都杂揉在一起。当然有些很有水平的裸机程序分层分得还是很明显的。但是在嵌入式Linux中驱动和应用的分层是特别明显的最直观的感受就是驱动程序是一个.c文件里应用程序是另一个.c文件。比如我们这个hello驱动实验中我们的驱动程序为hello_drv.c、应用程序为hello_app.c。驱动模块的加载有两种方式第一种方式是动态加载的方式即驱动程序与内核分开编译在内核运行的过程中加载第二种方式是静态加载的方式即驱动程序与内核一同编译在内核启动过程中加载驱动。在调试驱动阶段常常选用第一种方式因为较为方便在调试完成之后才采用第二种方式与内核一同编译。STM32裸机开发与嵌入式Linux开发还有一点不同的就是STM32裸机开发最终要烧到板子的常常只有一个文件除开含有IAP程序的情况或者其它情况嵌入式Linux就需要分开编译、烧写。Linux字符设备驱动框架 我们先看一个图当我们的应用在调用open、close、write、read等函数时为什么就能操控硬件设备。那是因为有驱动层在支撑着与硬件相关的操作应用程序在调用打开、关闭、读、写等操作会触发相应的驱动层函数。本篇笔记我们以hello驱动做分享hello驱动属于字符设备。实现的驱动函数大概是怎么样的是有套路可寻的这个套路在内核文件include/linux/fs.h中这个文件中有如下结构体这个结构体里的成员都是些函数指针变量我们需要根据实际的设备确定我们需要创建哪些驱动函数实体。比如我们的hello驱动的几个基本的函数打开/关闭/读/写可创建为以下代码来自百问网1打开操作左右滑动查看全部代码static int hello_drv_open (struct inode *node, struct file *file)
{printk(%s %s line %d\n, __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);return 0;
}
打开函数的两个形参的类型要与struct file_operations结构体里open成员的形参类型一致里面有一句打印语句方便直观地看到驱动的运行过程。关于函数指针可阅读往期笔记【C语言笔记】指针函数与函数指针C语言、嵌入式重点知识回调函数2关闭操作左右滑动查看全部代码static int hello_drv_close (struct inode *node, struct file *file)
{printk(%s %s line %d\n, __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);return 0;
}
3读操作左右滑动查看全部代码static ssize_t hello_drv_read (struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{int err;printk(%s %s line %d\n, __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);err copy_to_user(buf, kernel_buf, MIN(1024, size));return MIN(1024, size);
}
copy_to_user函数的原型为左右滑动查看全部代码static inline int copy_to_user(void __user *to, const void *from, unsigned long n);
用该函数来读取内核空间kernel_buf的数据给到用户空间buf。另外kernel_buf的定义如下static char kernel_buf[1024];
MIN为宏#define MIN(a, b) (a b ? a : b)
把MIN(1024, size)作为copy_to_user的实参意在对拷贝的数据长度做限制不能超出kernel_buf的大小。4写操作左右滑动查看全部代码static ssize_t hello_drv_write (struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{int err;printk(%s %s line %d\n, __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);err copy_from_user(kernel_buf, buf, MIN(1024, size));return MIN(1024, size);
}
copy_from_user函数的原型为左右滑动查看全部代码static inline int copy_from_user(void *to,const void __user volatile *from,unsigned long n)
用该函数来将用户空间buf的数据传送到内核空间kernel_buf。有了这些驱动函数就可以给到一个struct file_operations类型的结构体变量hello_drv如static struct file_operations hello_drv
{.owner THIS_MODULE,.open hello_drv_open,.read hello_drv_read,.write hello_drv_write,.release hello_drv_close,
};
有些朋友可能没见过这种结构体初始化的形式结构体成员前面加个.号这是C99及C11标准提出的指定初始化器。具体可以去看往期笔记【C语言笔记】结构体。上面这个结构体变量hello_drv容纳了我们hello设备的驱动接口最终我们要把这个hello_drv注册给Linux内核。套路就是这样的把驱动程序注册给内核之后我们的应用程序就可以使用open/close/write/read等函数来操控我们的设备Linux内核在这里起到一个中间人的作用把两头的驱动与应用协调得很好。我们前面说了驱动的装载方式之一的动态装载把驱动程序编译成模块再动态装载。动态装载的体现就是开发板已经启动运行了Linux内核我们通过开发板串口终端使用命令来装载驱动。装载驱动有两个命令比如装载我们的hello驱动方法一insmod hello_drv.ko方法二modprobe hello_drv.ko其中modprobe命令不仅能装载当前驱动而且还会同时装载与当前驱动相关的依赖驱动。有了转载就有卸载也有两种方式方法一rmmod hello_drv.ko方法二modprobe -r hello_drv.ko其中modprobe命令不仅卸载当前驱动也会同时卸载依赖驱动。我们在串口终端调用装载与卸载驱动的命令怎么就会执行装载与卸载操作。对应到驱动程序里我们有如下两个函数module_init(hello_init); //注册模块加载函数
module_exit(hello_exit); //注册模块卸载函数
这里加载与注册有用到hello_init、hello_exit函数我们前面说的把hello_drv驱动注册到内核就是在hello_init函数里做如左右滑动查看全部代码static int __init hello_init(void)
{int err;printk(%s %s line %d\n, __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);/* 注册hello驱动 */major register_chrdev(0, /* 主设备号,为0则系统自动分配 */hello, /* 设备名称 */hello_drv); /* 驱动程序 *//* 下面操作是为了在/dev目录中生成一个hello设备节点 *//* 创建一个类 */hello_class class_create(THIS_MODULE, hello_class);err PTR_ERR(hello_class);if (IS_ERR(hello_class)) {printk(%s %s line %d\n, __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);unregister_chrdev(major, hello);return -1;}/* 创建设备该设备创建在hello_class类下面 */device_create(hello_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, hello); /* /dev/hello */return 0;
}
这里这个驱动程序入口函数hello_init中注册完驱动程序之后同时通过下面连个创建操作来创建设备节点即在/dev目录下生成设备文件。据我了解在之前版本的Linux内核中设备节点需要手动创建即通过创建节点命令mknod 在/dev目录下自己手动创建设备文件。既然已经有新的方式创建节点了这里就不抠之前的内容了。以上就是分享关于驱动一些内容通过以上分析我们知道其是有套路就是常说的驱动框架可寻的比如#include linux/module.h
#include linux/kernel.h
#include linux/init.h
/* 其她头文件...... *//* 一些驱动函数 */
static ssize_t xxx_read (struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{}static ssize_t xxx_write (struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{}static int xxx_open (struct inode *node, struct file *file)
{}static int xxx_close (struct inode *node, struct file *file)
{}
/* 其它驱动函数...... *//* 定义自己的驱动结构体 */
static struct file_operations xxx_drv {.owner THIS_MODULE,.open xxx_open,.read xxx_read,.write xxx_write,.release xxx_close,/* 其它程序......... */
};/* 驱动入口函数 */
static int __init xxx_init(void)
{}/* 驱动出口函数 */
static void __exit hello_exit(void)
{}/* 模块注册与卸载函数 */
module_init(xxx_init);
module_exit(xxx_exit);/* 模块许可证必选项 */
MODULE_LICENSE(GPL);
按照这样的套路来开发驱动程序的有套路可寻那就比较好学习了至少不会想着怎么起函数名而烦恼哈哈按套路来就好。关于驱动的知识这篇笔记中还可以展开很多内容限于篇幅就不展开了。我们之后再进行学习、分享。下面看一下测试程序/应用程序hello_drv_test.c中的内容以下代码来自百问网左右滑动查看全部代码#include sys/types.h
#include sys/stat.h
#include fcntl.h
#include unistd.h
#include stdio.h
#include string.h/** ./hello_drv_test -w abc* ./hello_drv_test -r*/
int main(int argc, char **argv)
{int fd;char buf[1024];int len;/* 1. 判断参数 */if (argc 2){printf(Usage: %s -w string\n, argv[0]);printf( %s -r\n, argv[0]);return -1;}/* 2. 打开文件 */fd open(/dev/hello, O_RDWR);if (fd -1){printf(can not open file /dev/hello\n);return -1;}/* 3. 写文件或读文件 */if ((0 strcmp(argv[1], -w)) (argc 3)){len strlen(argv[2]) 1;len len 1024 ? len : 1024;write(fd, argv[2], len);}else{len read(fd, buf, 1024); buf[1023] \0;printf(APP read : %s\n, buf);}close(fd);return 0;
}
就是一些读写操作跟我们学习文件操作是一样的。学单片机的有些朋友可能不太熟悉main函数的这种写法int main(int argc, char **argv)
main函数在C中有好几种写法可查看往期笔记main()函数有哪几种形式在Linux中常用这种写法。argc与argv这两个值可以从终端命令行输入因此这两个参数也被称为命令行参数。argc为命令行参数的个数argv为字符串命令行参数的首地址。最后我们把编译生成的驱动模块hello_drv.ko与应用程序hello_drv_test放到共享目录录nfs_share中同时在开发板终端挂载共享目录mount -t nfs -o nolock,vers4 192.168.1.104:/home/book/nfs_share /mnt
关于ntf网络文件系统的使用可查看往期笔记【Linux笔记】挂载网络文件系统。然后我们通过insmod 命令装载驱动但是出现了如下错误这是因为我们的驱动的编译依赖与内核版本编译用的内核版本与当前开发板运行的内核的版本不一致所以会产生该错误。重新编译内核并把编译生成的Linux内核zImage映像文件与设备树文件*.dts文件拷贝到开发板根文件系统的/boot目录下然后进行同步操作#mount -t nfs -o nolock,vers4 192.168.1.114:/home/book/nfs_share /mnt
#cp /mnt/zImage /boot
#cp /mnt/.dtb /boot
#sync
下面是完整的hello驱动程序来源百问网左右滑动查看全部代码#include linux/module.h
#include linux/fs.h
#include linux/errno.h
#include linux/miscdevice.h
#include linux/kernel.h
#include linux/major.h
#include linux/mutex.h
#include linux/proc_fs.h
#include linux/seq_file.h
#include linux/stat.h
#include linux/init.h
#include linux/device.h
#include linux/tty.h
#include linux/kmod.h
#include linux/gfp.h/* 1. 确定主设备号 */
static int major 0;
static char kernel_buf[1024];
static struct class *hello_class;#define MIN(a, b) (a b ? a : b)/* 3. 实现对应的open/read/write等函数填入file_operations结构体 */
static ssize_t hello_drv_read (struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{int err;printk(%s %s line %d\n, __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);err copy_to_user(buf, kernel_buf, MIN(1024, size));return MIN(1024, size);
}static ssize_t hello_drv_write (struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{int err;printk(%s %s line %d\n, __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);err copy_from_user(kernel_buf, buf, MIN(1024, size));return MIN(1024, size);
}static int hello_drv_open (struct inode *node, struct file *file)
{printk(%s %s line %d\n, __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);return 0;
}static int hello_drv_close (struct inode *node, struct file *file)
{printk(%s %s line %d\n, __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);return 0;
}/* 2. 定义自己的file_operations结构体 */
static struct file_operations hello_drv
{.owner THIS_MODULE,.open hello_drv_open,.read hello_drv_read,.write hello_drv_write,.release hello_drv_close,
};/* 4. 把file_operations结构体告诉内核注册驱动程序 */
/* 5. 谁来注册驱动程序啊得有一个入口函数安装驱动程序时就会去调用这个入口函数 */
static int __init hello_init(void)
{int err;printk(%s %s line %d\n, __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);major register_chrdev(0, hello, hello_drv); /* /dev/hello */hello_class class_create(THIS_MODULE, hello_class);err PTR_ERR(hello_class);if (IS_ERR(hello_class)) {printk(%s %s line %d\n, __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);unregister_chrdev(major, hello);return -1;}device_create(hello_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, hello); /* /dev/hello */return 0;
}/* 6. 有入口函数就应该有出口函数卸载驱动程序时就会去调用这个出口函数 */
static void __exit hello_exit(void)
{printk(%s %s line %d\n, __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);device_destroy(hello_class, MKDEV(major, 0));class_destroy(hello_class);unregister_chrdev(major, hello);
}/* 7. 其他完善提供设备信息自动创建设备节点 */module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);MODULE_LICENSE(GPL);
最后嵌入式Linux的学习内容是很多的、坑也是很多的需要很有耐心地去学习。以上笔记如有错误欢迎指出如果觉得文章不错转发、在看也是我们继续更新得动力。 回复「 篮球的大肚子」进入技术群聊回复「1024」获取1000G学习资料
