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实验目的

1、掌握Linux系统下设备驱动程序的作用与编写技巧

2、掌握Linux驱动程序模块加载和卸载的方法

3、了解Linux内核中的makefile和kconfig文件

实验内容

1、基于s3c2440开发板编写led驱动程序

2、将编写好的led驱动加入linux内核中，修改makefile和kconfig文件，配置和编译内核

3、编写关于led的测试程序，交叉编译后运行，控制led灯的亮灭

下面看实验原理与说明

1、linux设备驱动程序

在前面我们讲到了

linux设备分为字符设备、块设备和网络设备

本实验主要编写字符设备的驱动程序

对于linux驱动程序而言

它主要以模块的方式体现

比较关键的

有加载和卸载这两个固定的函数

3、Linux内核中的makefile和kconfig文件

是用于编译内核模块的关键文件

其中makefile是编译管理

kconfig是一个内核管理数据库

所有的配置都在这个数据库中体现

4、led驱动的原理

led是一个二极管

要点亮一个二极管

只需要加上一个电源

其中有一个限流电阻

因此，当我们把它的这一端接到

我们2440的GPJ口

然后，改变GPJ口的输出电平高低

就能控制二极管的点亮与熄灭

对于本实验中的开发板

这个二极管的

对应的GPJ口是接口

从0到7

因此，在程序中只需要操作这8个GPJ口

就能够对二极管进行操作

下面看一下实验步骤

1、分析driver下面的s3c2440_led.c文件

这就是模块驱动文件

2、实现update_led（）函数和s3c2440_led_init（）函数中的缺失代码

然后将这个文件拷贝到内核源代码driver/char文件夹下面

并修改对应的Kconfig和Makefile文件

然后配置和编译内核

4、对test_led.c进行交叉编译，生成可执行文件test_led

5、进入minicom

启动开发板

6、在开发板上加载led驱动模块

7、在开发板下建立led的设备节点

8、在开发板上运行test_led

然后，观察开发板上led的显示情况

最后卸载模块

下面看一下具体的实验过程

首先，看一下驱动模块的源程序

这是源代码

从这个代码中

可以看到

我们要用到的接口

就必须包含它的头文件

然后，我们如果编译成内核模块的话

这两个头文件是必须的

接下来是一些静态变量的定义

下面看一下第一个函数

update_led

判断led的状态

如果为1的话

就关闭led

否则打开led

每个引脚都是一样

一直到J7

然后第二个重要的函数就是led_write

终端输入数字

控制led的点亮与熄灭

那么这个数字怎么传到驱动程序呢

它实际上是从用户空间要传到内核空间

所以说需要调用copy_from_user这个内核模块函数

传下来之后

我们就根据这个状态值update_led

再下一个函数是open

只需要打印信息

再下一个是release

只是输出信息

再下一个

是我们前面讲到的operations这个结构

这个结构实际上是

声明了这些函数的指针

比如说open对应的是我们前面的这个函数

再往下是模块的初始化

这个初始化主要是设置这几个引脚用作输出

然后，当完成了设置之后

我们就要创建设备

创建设备调用的是mkdev

这个函数

根据主设备号和次设备号来创建一个设备

有了这个设备号

就需要将这个字符设备进行注册

并为它分配相应的数据结构

再对设备进行初始化

最后，产生设备节点并打印出相关信息

这里将前面的初始化函数和退出函数

注册模块的初始化和退出

最后给出作者信息

当设备驱动程序源代码编写完毕之后

要将其拷贝到linux内核对应的源代码路径下面

拷贝完之后

就需要进行编译

在编译的时候

需要进行配置

kconfig文件

在config文件里面

重点是要添加2440 led驱动支持这部分

这个配置完之后

还要修改makefile

在makefile里面

需要添加对2440这个驱动程序编译选项的支持

当这两者修改完之后

就进入内核的上层目录

进行配置

在配置中选择设备驱动中的字符设备

然后找到对2440 led的支持

通过空格将其选择为模块方式

完成配置之后

可以用make来编译驱动模块

可以看到驱动模块2440_led.ko已经正常产生

下一步

需要将这里的2440_led.ko

也就是模块驱动程序

拷贝到/arm/rootfs

也就是我们开发板用到的根文件系统下面的/home/driver下面

此时驱动模块已经准备完毕

下一步准备测试程序

首先进入到driver这个目录下面

然后看一下test_led.c这个文件

这个就是用于测试二极管点亮的源文件

在这个主程序中

首先是open这个设备

然后，打印提示输入信息

就是说

要想把二极管点亮

就需要输入对应的数字

接下来调用驱动程序的write函数

将对应的状态传到内核驱动

使得对应的二极管点亮或是熄灭

这个程序需要进行交叉编译

编译完毕

到这里

整个准备工作已经完毕

此时打开开发板电源

通过minicom监测与其通讯

等待启动完毕

此时我们见到home/driver这个目录

可以看到我们刚才生成的驱动程序和测试程序

都在下面存在

但此时

我们现在要做到的

创建led这个设备

产生一个231 0这样一个设备

下一步可以测试驱动程序

首先，装载驱动模块

提示初始化成功

接下来运行test_led测试程序

提示输入数字

比如说

输入一个7

回车

此时，从0到4，共5个二极管点亮

最后释放驱动模块

此时实验完毕

本实验结束之后

有以下思考题

1、设备驱动程序的功能是什么？

2、模块化的最大优点是什么？

3、如果在驱动模块中删除module_exit对程序的运行有什么影响？

4、驱动代码中调用的宏mkdev的作用是什么？