20145224陈颢文20145238荆玉茗 《信息安全系统设计基础》第四次实验报告

课程:信息安全系统设计基础 班级: 1452

姓名:荆玉茗 陈颢文 学号:20145238 20145224

成绩: 指导教师:娄嘉鹏 实验日期:2016.11.17

实验密级: 预习程度: 实验时间:10:10-13:00

仪器组次: 必修/选修:必修 实验序号:4

实验名称: 外设驱动程序设计

实验目的与要求:

1.掌握实时系统应用和驱动程序的编写

2.选择某个接口电路

实验仪器名称 数量 型号
pc机 1
arm机 1 UP-TECH
虚拟机 1 REDHAT

实验内容、步骤与体会

1、实验过程

(1)功能

  • demo_read,demo_write 函数完成驱动的读写接口功能,do_write 函数实现将用户写入的数据逆序排列,通过读取函数读取转换后的数据。这里只是演示接口的实现过程和内核驱动对用户的数据的处理。

    (2)注释

    将驱动映射为标准接口

  • static struct file_operations demo_fops = {…}完成了将驱动函数映射为

    标准接口。

驱动向内核注册

  • devfs_registe()和 register_chrdev()函数完成将驱动向内核注册。

Open方法

  • Open 方法提供给驱动程序初始化设备的能力,从而为以后的设备操作做好准备,此外open操作一般还会递增使用计数,用以防止文件关闭前模块被卸载出内核。
  • 递增使用计数
  • 检查特定设备错误。
  • 如果设备是首次打开,则对其进行初始化。
  • 识别次设备号,如有必要修改 f_op 指针。
  • 分配并填写 filp->private_data 中的数据。

Release 方法

  • 与 open 方法相反,release 方法应完成如下功能:
  • 释放由 open 分配的 filp->private_data 中的所有内容
  • 在最后一次关闭操作时关闭设备
  • 使用计数减一

Read 和 和 Write 方法

ssize_t demo_write(struct file *filp,const char * buffer, size_t count,loff_t *ppos) ssize_t demo_read(struct file *filp, char *buffer, size_t count, loff_t *ppos)

  • read 方法完成将数据从内核拷贝到应用程序空间,write 方法相反,将数据从应用程

    序空间拷贝到内核。对于者两个方法,参数 filp 是文件指针,count 是请求传输数据的长

    度,buffer 是用户空间的数据缓冲区,ppos 是文件中进行操作的偏移量,类型为 64 位数。

  • 由于用户空间和内核空间的内存映射方式完全不同,所以不能使用象 memcpy 之类的函数,

    必须使用如下函数:

unsigned long copy_to_user (void *to,const void *from,unsigned long count); unsigned long copy_from_user(void *to,const void *from,unsigned long count);

ioctl方法

  • ioctl 方法主要用于对设备进行读写之外的其他控制,比如配置设备、进入或退出某种

    操作模式,这些操作一般都无法通过 read/write 文件操作来完成。

编写中断处理函数的注意事项:

  • 中断处理程序与普通C代码没有太大不同,不同的是中断处理程序在中断期间运行,它有如下限制:

不能向用户空间发送或接受数据

不能执行有睡眠操作的函数

不能调用调度函数

使用/proc文件系统

  • /proc 文件系统是由程序创建的文件系统,内核利用它向外输出信息。/proc 目录下的

    每一个文件都被绑定到一个内核函数,这个函数在此文件被读取时,动态地生成文件的内

    容。
  • 大多数情况下 proc 目录下的文件是只读的。使用/proc 的模块必须包 含

    头文件

2、编译驱动模块及测试程序

  • 上面介绍了在 Makefile 中有两种编译方法,可以在本机上使用 gcc 也可以使用交叉编译器进行编译,这里我们只介绍用交叉编译器进行编译的结果。

  • 注意:如果编译的时候出现问题,可能是在/usr/src 下没有建立一个 linux 连接,可以使用下面的命令:

[root@zxt 01_demo]# cd /usr/src/

[root@zxt src]# ln –sf linux-2.4.20-8 linux

[root@zxt src]# ls

debug linux linux-2.4 linux-2.4.20-8 redha

  • 附:

ln指令的用法是连接,使用格式是ln [options] source dist,这里我们用到的sf参数的含义是:

f:链接时先将与dist同档名的档案删除

-s:进行软链接。(软链接,又称符号链接,这个文件包含了另一个文件的路径名,特点是可以链接不同文件系统的文件,甚至可以链接不存在的文件。)

3、测试驱动程序

插入驱动模块demo.o

可以用 lsmod 命令来查看模块是否已经被插入,在不使用该模块的时候还可以用 rmmod 命令来将模块卸载。

[root@zxt 01_demo]# insmod demo.o
Warning: loading demo.o will taint the kernel: no license
See http://www.tux.org/lkml/#export-tainted for information about tainted modules
Module demo loaded, with warnings

使用测试程序进行测试

  • 测试结果如下

4、实验过程中遇到的问题以及解决方案。

1.宏变量定义armv4l-unknown-linux-gcc编译器编译驱动

由于这个实验还是在实验一的环节下完成的,所以./install.sh需要成功,armv4l文件夹内容有些不同,在执行完这步之后要注意核对娄老师给的教学指导,之后就没什么问题了。

2.makefile的改写如下:

KERNELDIR = /usr/src/linux

KERNELDIR = /arm2410cl/ kernel/linux-2.4.18-2410cl/

INCLUDEDIR = $(KERNELDIR)/include

CROSS_COMPILE=armv41-unknown-linux-

参考资料

  • 信息安全系统设计实验图文教程
  • 2410经典实验指导20110331.pdf

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