操作系统实验六--设备管理

文章目录

操作系统实验六--设备管理
- 一、实验目的
- 二、实验内容
- 三、设计原理及相关算法
- 四、结果分析
- 五、源代码

操作系统实验六–设备管理

一、实验目的

1、通过实验，进一步了解设备独立性的概念；

2、探索、分析、理解并掌握 Linux 设备驱动的设计模型、实现机制和编程要旨。；

3、掌握Linux下可装入模块的设计与实现方法。

二、实验内容

1、分析、设计与实现一个可读写的字符设备驱动程序，并作为可装入模块加载到系统中去。

2、设计相应的示例程序，在用户进程中对该设备驱动程序进行的功能进行测试验证。

三、设计原理及相关算法

本实验课题功能设计要求如下：

（1）Linux 设备驱动程序的设计与实现（包括内核模块初始化/退出函数以及设备各类操作功能函数）；

（2）相应的设备驱动测试例程的设计实现，或设备驱动测试所用的现有应用程序的相关功能关联分析说明；

（3）设备驱动的测试验证，包括设备驱动加载和卸载操作、设备基本信息显示、设备驱动运行全过程内核信息输出以及测试例程自身运行的结果截屏。

四、结果分析

五、源代码

#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/ioctl.h>
#include <linux/device.h>#define MAX_SIZE    0x1024
#define MEM_CLEAR         0x1static struct class *class;
static struct device *dev;
static int lock = 0;struct chardev_dev           //定义设备
{struct cdev cdev;unsigned char mem[MAX_SIZE];
};struct chardev_dev *devp;
dev_t devno;                      //设备号static int chardev_open(struct inode *inode, struct file *filp)   //open函数
{filp->private_data = devp;return 0;
}static int chardev_release(struct inode *inode, struct file *filp)  //release函数
{return 0;
}static long chardev_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg)   //ioctl函数
{struct chardev_dev *dev = filp->private_data;switch (cmd){case MEM_CLEAR:memset(dev->mem, 0, MAX_SIZE);printk(KERN_INFO "chardev is set to zero\n");break;default:return -EINVAL;}return 0;
}static ssize_t chardev_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)    //read函数
{if(lock = 1){lock = 0;}unsigned long p = *ppos;unsigned int count = size;int ret = 0;struct chardev_dev *dev = filp->private_data;if (p >= MAX_SIZE)return -EINVAL;if (count > MAX_SIZE - p)count = MAX_SIZE - p;if (copy_to_user(buf, dev->mem + p, count))                             //从内核空间得到数据ret = -EINVAL;else{*ppos += count;ret = count;printk(KERN_INFO "read %u byte(s) from %lu\n", count, p);}return ret;
}static ssize_t chardev_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t size,             //write函数loff_t *ppos)
{unsigned long p = *ppos;unsigned int count = size;int ret = 0;struct chardev_dev *dev = filp->private_data;if (p >= MAX_SIZE){chardev_ioctl(filp,1,1);return -EINVAL;}if (count > MAX_SIZE - p)count = MAX_SIZE - p;if (copy_from_user(dev->mem + p, buf, count))                //从用户空间得到写入的数据ret = -EINVAL;else                    {*ppos += count;ret = count;printk(KERN_INFO "write %u byte(s) from %lu\n", count, p);}return ret;
}static loff_t chardev_llseek(struct file *filp, loff_t offset, int orig)                     //llseek函数
{loff_t ret = 0;switch (orig)                                     //判断文件指针的位置，确定从何开始读写{case 0:if (offset < 0){ret = -EINVAL;break;}if (offset > MAX_SIZE){ret = -EINVAL;break;}filp->f_pos = offset;ret = filp->f_pos;break;case 1:if ((filp->f_pos + offset) < 0 ){ret = -EINVAL;break;}if ((filp->f_pos + offset) > MAX_SIZE){ret = -EINVAL;break;}filp->f_pos += offset;ret = filp->f_pos;break;default:ret = -EINVAL;break;}return ret;
}static const struct file_operations chardev_fops =                  //字符设备操作函数定义
{.owner  =  THIS_MODULE,.llseek =  chardev_llseek,.read   =  chardev_read,.write  =  chardev_write,.unlocked_ioctl = chardev_ioctl,.open   =  chardev_open,.release = chardev_release,
};static char *chardev_devnode(struct device *dev, umode_t *mode)
{if (mode)*mode = 0666;return NULL;
}static int __init chardev_init(void)                              //初始化，入口函数
{int ret;int err;ret = alloc_chrdev_region(&devno, 0, 1, "chardev");            //动态申请设备号if (ret < 0)return ret;devp = kzalloc(sizeof(struct chardev_dev), GFP_KERNEL);         //分配内存空间if (!devp){ret = -ENOMEM;goto fail_malloc;}class = class_create(NULL, "chardev");                          //创建类节点if (IS_ERR(class)){ret = PTR_ERR(class);printk(KERN_ERR "class create error %d\n", ret);goto fail_malloc;}class->devnode = chardev_devnode;                              //创建设备节点dev = device_create(class, NULL, devno, NULL, "chardev");if (IS_ERR(class)){ret = PTR_ERR(dev);printk(KERN_ERR "device create error %d\n", ret);goto bad_device_create;}cdev_init(&devp->cdev, &chardev_fops);                          //绑定操作函数的结构体devp->cdev.owner = THIS_MODULE;err = cdev_add(&devp->cdev, devno, 1);                          //调用cdev_add函数将cdev结构体注册到内核if (err)printk(KERN_NOTICE "Error %d adding chardev", err);return 0;bad_device_create:class_destroy(class);
fail_malloc:unregister_chrdev_region(devno, 1);return ret;
}static void __exit chardev_exit(void)                             //注销
{device_destroy(class, devno);class_destroy(class);cdev_del(&devp->cdev);kfree(devp);unregister_chrdev_region(devno, 1);
}module_init(chardev_init);                                      //加载模块
module_exit(chardev_exit);                                      //退出模块MODULE_AUTHOR("hsy");
MODULE_LICENSE("GPL");

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