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ARM——驱动——inmod加载内核模块

news 来源：原创 2024/9/20 12:26:01

在上一篇文章的代码上添加出错处理

#include <linux/init.h>       // 包含初始化宏和函数  
#include <linux/kernel.h>     // 包含内核函数和变量  
#include <linux/fs.h>         // 包含文件操作的结构和函数  
#include <linux/kdev_t.h>     // 旧的设备号定义，现在通常包含在<linux/kdev_t.h>或不需要直接包含  
#include <linux/cdev.h>       // 包含字符设备操作的结构和函数  
#include <linux/module.h>     // 包含模块操作的宏和函数  // 定义主设备号和次设备号  
#define MAJOR_NUM 255  
#define MINOR_NUM 0  
// 定义设备名称  
#define DEV_NAME "demo"  
// 定义要注册的设备数量（这里为1，因为次设备号固定为0）  
#define DEV_NUM 1  // 文件打开操作  
static int open (struct inode * inode, struct file * file)  
{  printk("demo open ...\n");  return 0; // 成功返回0  
}  // 文件读取操作  
static ssize_t read (struct file * file, char __user * buf, size_t len, loff_t * offset)  
{  printk("demo read ...\n");  return 0; // 这里仅作为示例，实际应该返回读取的字节数  
}  // 文件写入操作  
static ssize_t write (struct file * file, const char __user * buf, size_t len, loff_t * offset)  
{  printk("demo write ...\n");  return 0; // 这里仅作为示例，实际应该返回写入的字节数  
}  // 文件关闭操作，注意这里使用了.release而不是.close，因为.close在Linux 2.6.33之后被弃用  
static int close (struct inode * inode, struct file * file)  
{  printk("demo close ...\n");  return 0; // 成功返回0  
}  // 文件操作结构  
static struct file_operations fops =   
{  .owner = THIS_MODULE,  // 指向拥有该结构的模块  .open = open,          // 打开操作  .read = read,          // 读取操作  .write = write,        // 写入操作  .release = close       // 关闭操作（注意使用.release）  
};  // 字符设备结构体  
static struct cdev cdev;  
// 设备号  
static dev_t dev;  // 模块初始化函数  
static int __init demo_init(void)  
{  int ret = 0;  dev = MKDEV(MAJOR_NUM, MINOR_NUM); // 创建设备号  cdev_init(&cdev, &fops); // 初始化字符设备  // 添加字符设备到系统  ret = cdev_add(&cdev, dev, DEV_NUM);  if(ret < 0)  goto err_cdev_add;  // 注册设备号到系统，但这一步实际上是多余的，因为我们已经手动指定了主设备号  // 并且通常在调用cdev_add之前不需要调用register_chrdev_region  // 除非你不确定主设备号是否已经被占用，或者你想要动态分配一个主设备号  ret = register_chrdev_region(dev, DEV_NUM, DEV_NAME);  if(ret < 0)  goto err_register_chrdev_region;  printk("demo_init  ###################\n");  return ret; // 这里应该返回0表示成功，但由于之前的错误处理，这里实际上不会执行  err_cdev_add:  cdev_del(&cdev); // 如果cdev_add失败，则删除字符设备  printk("demo cdev_add failed\n");  return ret; // 返回错误码  err_register_chrdev_region:  unregister_chrdev_region(dev, DEV_NUM); // 如果register_chrdev_region失败，则注销设备号  cdev_del(&cdev); // 删除字符设备  printk("demo register_chrdev_region failed\n"); // 注意这里修正了打印信息  return ret; // 返回错误码  
}  // 模块清理函数  
static void __exit demo_exit(void)  
{  unregister_chrdev_region(dev, DEV_NUM); // 注销设备号  cdev_del(&cdev); // 删除字符设备  printk("demo_exit  ################

一、驱动模块的加载

静态编译到内核
这种是必须要加载到内核中的驱动，或者特别特别常用的驱动，只要开机就启动。

动态编译到模块中

开机以后自己安装的驱动开机后加载，试一下功能，不行就卸载掉，省区每次都要开机的情况。

1、在menu中将选项选成M（M即编译成一个模块）

但如果想要编译成模块，
之前不能<*>即，原来的内核中就不能加载过，
如果加载过在使用模块加载，会导致重复加载。

所以：需要先不选中再把uImage复制到根文件系统中。

make出一个uImage

再拷贝到根目录文件中。

2、选中<M>后，make modules 对应模块选项配置位M

将这个文件考到根目录文件中（也可以直接开发板挂载）

3、加载驱动模块

（1）用命令

insmod demo.ko //动态加载驱动模块

insmod命令用于将指定的模块文件（通常是.ko文件）加载到Linux内核中。这使得用户可以在不重启系统的情况下，向内核添加新的功能或驱动。

关于GPL

GPL许可证的主要目标是保证软件对用户是自由的，即用户可以自由地运行、复制、分发、研究、改变和改进软件。同时，它要求软件必须以源代码的形式发布，以便其他人可以在此基础上进行修改和再发布。

任何遵循GPL许可发布的软件，其源代码都是开放的，任何人在任何时间都可以获取、修改和重新发布，但必须保证修改后的软件也遵循GPL许可。

GPL许可证有两个版本：GPL v2和G

删除原先的mod再insmod即可

（2）查看已经动态加载的驱动模块

lsmod

（3）卸载驱动模块

rmmod

4、设置设备节点，运行程序

运行app程序即再/home/Linux/tftpboot中写一个app程序

运行成功。

二、写一个led驱动加载模块

（1）ioremap

void __iomem *ioremap(phys_addr_t offset, unsigned long size);

ioremap 函数是用来将物理内存地址映射到内核的虚拟地址空间上，使得内核可以像访问普通内存一样访问这部分物理内存。

用这个函数在 static int __init led_init(void) 将物理地址映射到虚拟地址上，使内核可以访问地址。

（2）iounmap解除映射函数

void iounmap(void __iomem *addr);

在Linux内核中，ioremap 函数是用来将物理内存地址映射到内核的虚拟地址空间上，使得内核可以像访问普通内存一样访问这部分物理内存。这在设备驱动开发中尤其常见，因为许多硬件设备都需要通过特定的物理地址来访问其寄存器或内存区域

在 static void __exit led_exit(void)中用这个函数来解除寄存器地址与内核的映射

（3）声明寄存器的地址中添加寄存器的地址

(5)在/drivers/char/Makefile 中加入命令

（5）/drivers/char/Kconfig中增加选项

（6）进入开发板按照一中运行。

（7）源代码

驱动程序

led.c

#include<linux/init.h>
#include<linux/kernel.h>
#include<linux/fs.h>
#include<linux/kdev_t.h>
#include<linux/cdev.h>
#include<linux/module.h>
#include <linux/io.h>#define MAJOR_NUM 256
#define MINOR_NUM 0
#define DEV_NAME "led"
#define DEV_NUM 1#define GPBCON 0x56000010
#define GPBDAT 0x56000014static volatile unsigned long * gpbcon;
static volatile unsigned long * gpbdat;void init_led(void)						
{// 配置GPB5引脚功能为输出*gpbcon &= ~(3 << 10);*gpbcon |= (1 << 10);// 将GPB5引脚电平置高*gpbdat |= (1 << 5);
}void led_on(void)
{// 将GPB5引脚电平置低*gpbdat &= ~(1 << 5);
printk("led_on!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!\n");}void led_off(void)
{// 将GPB5引脚电平置高*gpbdat |= (1 << 5);
printk("led_off!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!\n");
}static int open(struct inode *inode,struct file *file)
{init_led();printk("led open..\n");return 0;
}static ssize_t read (struct file * file, char __user * buf, size_t len, loff_t * offset)
{printk("led read ...\n");return 0;
}static ssize_t write (struct file * file, const char __user * buf, size_t len, loff_t * offset)
{if(strcmp(buf,"led_on")==0){led_on();}if(strcmp(buf,"led_off")==0){led_off();}printk("led write ...\n");return 0;
}static int close (struct inode * inode, struct file * file)
{printk("led close ...\n");return 0;
}static struct file_operations fops=
{.owner = THIS_MODULE,.open  =  open,.read  =  read,.write =  write,.release = close
};static struct cdev cdev;
static dev_t dev;static int __init led_init(void)
{int ret = 0;dev=MKDEV(MAJOR_NUM,MINOR_NUM);cdev_init(&cdev,&fops);ret =cdev_add(&cdev,dev,DEV_NUM);if(ret<0){goto err_cdev_add;}ret = register_chrdev_region(dev,DEV_NUM,DEV_NAME);if(ret<0){goto err_register_chrdev_region;}printk("led_init ##########################\n");gpbcon=ioremap(GPBCON,sizeof(*gpbcon));gpbdat=ioremap(GPBDAT,sizeof(*gpbdat));return ret;err_cdev_add:cdev_del(&cdev);printk("led cdev_add failed\n");return ret;
err_register_chrdev_region:unregister_chrdev_region(dev,DEV_NUM);cdev_del(&cdev);printk("led resgister_chrdev_region\n");return ret;
}static void __exit led_exit(void)
{iounmap(gpbcon);iounmap(gpbdat);unregister_chrdev_region(dev,DEV_NUM);cdev_del(&cdev);printk("led_exit #########################\n");
}module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

led_app.c

#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>int main(int argc, const char *argv[]) {int fd = open("/dev/led", O_RDWR);if (fd < 0) {perror("open led");return -1;}while(1){write(fd,"led_on",strlen("led_on"));sleep(2);write(fd,"led_off",strlen("led_off"));sleep(2);}close(fd);return 0;
}

（7）其他注意事项！！！！

但这里不能用strcpy和memcpy，因为是从内村空间往内核空间拷贝函数

用一个函数 copy_from_user(）

copy_from_user() 是 Linux 内核中用于从用户空间安全地复制数据到内核空间的一个函数。这个函数是内核提供的一种机制，用于在用户程序和内核之间传递数据，但确保了内核在访问用户空间内存时不会引发错误（如访问违规或段错误）。

函数原型

unsigned long copy_from_user(void *to, const void __user *from, unsigned long n);

to：指向内核空间中的缓冲区的指针，数据将被复制到这个缓冲区。
from：指向用户空间中的数据的指针。注意，这个指针被标记为 __user，这是一个特殊的类型，用于指示该指针指向用户空间。
n：要复制的字节数。

这里的字节数不能乱写，所以定义一个len_cp看谁小就拷贝谁，保证谁的空间都不会超过

修正好的源代码如下

#include <linux/init.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/kdev_t.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/module.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/string.h>
#include <asm/uaccess.h>#define MAJOR_NUM 253
#define MINOR_NUM 0
#define DEV_NAME "led"
#define DEV_NUM 1
#define GPBCON 0x56000010
#define GPBDAT 0x56000014static volatile unsigned long * gpbcon;
static volatile unsigned long * gpbdat;static void init_led(void)						
{// 配置GPB5引脚功能为输出*gpbcon &= ~(3 << 10);*gpbcon |= (1 << 10);// 将GPB5引脚电平置高*gpbdat |= (1 << 5);
}static void led_on(void)
{// 将GPB5引脚电平置低*gpbdat &= ~(1 << 5);
}static void led_off(void)
{// 将GPB5引脚电平置高*gpbdat |= (1 << 5);
}static int open (struct inode * inode, struct file * file)
{init_led();printk("led open ...\n");return 0;
}static ssize_t read (struct file * file, char __user * buf, size_t len, loff_t * offset)
{//copy_to_user(buf, data, len);printk("led read ...\n");return 0;
}static ssize_t write (struct file * file, const char __user * buf, size_t len, loff_t * offset)
{unsigned char data[12] = {0};size_t len_cp = sizeof(data) < len ? sizeof(data) : len;copy_from_user(data, buf, len_cp);if(!strcmp(data, "ledon"))led_on();else if(!strcmp(data, "ledoff"))led_off();elsereturn -1;printk("led write ...\n");return len_cp;
}static int close (struct inode * inode, struct file * file)
{printk("led close ...\n");return 0;
}static struct file_operations fops = 
{.owner = THIS_MODULE,.open = open,.read = read,.write = write,.release = close
};
static struct cdev cdev;
static dev_t dev;static int __init led_init(void)
{int ret = 0;dev = MKDEV(MAJOR_NUM, MINOR_NUM);cdev_init(&cdev, &fops);ret = cdev_add(&cdev, dev, DEV_NUM);if(ret < 0)goto err_cdev_add;ret = register_chrdev_region(dev, DEV_NUM, DEV_NAME);if(ret < 0)goto err_register_chrdev_region;gpbcon = ioremap(GPBCON, sizeof(*gpbcon));gpbdat = ioremap(GPBDAT, sizeof(*gpbdat));printk("led_init  ...\n");return ret;err_cdev_add:cdev_del(&cdev);printk("led cdev_add failed\n");return ret;err_register_chrdev_region:unregister_chrdev_region(dev, DEV_NUM);cdev_del(&cdev);printk("led register_chrdev_region\n");	return ret;
}static void __exit led_exit(void)
{iounmap(gpbcon);iounmap(gpbdat);unregister_chrdev_region(dev, DEV_NUM);cdev_del(&cdev);printk("led_exit  ###############################\n");
}module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");