【从零开始,从内核驱动驱动到用户空间调用】编写第一个linux驱动,通过端口访问I/O寄存器。

时间:2022-02-09 21:36:43

目的:

通过I/O端口方式访问RTC的秒寄存器;

由于本人从来没看过linux方面的书籍,也只是会在终端用些常用的命令而已,这次老大叫我学着通过I/O端口方式直接去读写寄存器。于是我在google中搜索,得到了一些答案,比如要先申请内存空间,再用ioremap映射到虚拟空间啊之类的。我学着网上的例子,写好了我的第一份代码。编译时竟然找不到头文件,非常头疼,头文件明明在那儿,怎么就找不到呢?在这里非常感谢,linux内核涉及与实现QQ群里面各位师哥师姐的鼎力相助,尽管说什么我都不懂,他们还是非常耐心。在群里大哥的指引下,我有了思路。要么添加系统调用,要么写个驱动。这里我选择了第二种方法。

方案:

引用群里大哥给我画的图片,感谢!

【从零开始,从内核驱动驱动到用户空间调用】编写第一个linux驱动,通过端口访问I/O寄存器。

过程:

1. 编写驱动

#include <linux/ioport.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/moduleparam.h>
#include <linux/slab.h> /* kmalloc() */
#include <linux/fs.h> /* everything... */
#include <linux/errno.h> /* error codes */
#include <linux/types.h> /* size_t */
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/fcntl.h> /* O_ACCMODE */
#include <linux/seq_file.h>
#include <linux/cdev.h> #include <asm/uaccess.h> /* copy_*_user */
#include <asm/io.h> #define DEVICE_NAME "rtcport"
#define DEVICE_MAJOR 250 #ifndef BCD_TO_BIN
#define BCD_TO_BIN(val) ((val)=((val)&15) + ((val)»4)*10)
#endif dev_t dev = 0;
static struct resource *rtc_resource;
static struct cdev my_dev;
static int RTC_open(struct inode *inode,struct file *filp)
{
printk("open device\n");
return 0;
} static int RTC_close(struct inode *inode,struct file *filp)
{
printk("close device\n");
return 0;
}
static int RTC_read(struct file *filp, char __user *buf, loff_t *f_pos)
{
outb(0,0x70);
int test=inb(0x71);
printk(KERN_DEBUG "second is %02X\n",test);
return 0;
} static int RTC_write(void)
{
return 0;
} static struct file_operations fops={
.owner=THIS_MODULE,
.open=RTC_open,
.release=RTC_close,
.read=RTC_read,
.write=RTC_write,
};
int RTC_init(void)
{
int ret;
//ret=register_chrdev(DEVICE_MAJOR,DEVICE_NAME,&fops);
ret=alloc_chrdev_region(&dev,0,1,DEVICE_NAME);
if (ret < 0) {
printk("RTC: can't get major %d\n", MAJOR(dev));
return ret;
}
printk("Register device successfully!\n");
release_region(0x70, 0x02);
rtc_resource = request_region(0x70,0x02,DEVICE_NAME);
if(rtc_resource == NULL)
{
printk("Unable to register RTC I/O addresses\n");
return -1;
}
cdev_init(&my_dev,&fops);
my_dev.owner=THIS_MODULE;
my_dev.ops=&fops;
ret=cdev_add(&my_dev,MKDEV(MAJOR(dev),0),1);
if(ret<0)
{
printk("RTC: can't add device");
} return 0;
} void RTC_exit(void)
{
// unregister_chrdev(DEVICE_MAJOR,DEVICE_NAME);
// devfs_remove(DEVICE_NAME);
release_region(0x70,0x02);
cdev_del(&my_dev);
unregister_chrdev_region(dev,1);
printk("Device has been unregistered!\n");
} MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("HJW");
module_init(RTC_init);
module_exit(RTC_exit);

2. Makefile

obj-m += rtc_port.o
ccflags-y=-I/root/testdxx
all:
make $(ccflags-y) -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) modules clean:
make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) clean

说明:ccflags-y是需要包括的头文件的路径,如果不需要依赖自定义的头文件,可去除。

3.make clean(注:若第一次编译,此步骤可略过)

【从零开始,从内核驱动驱动到用户空间调用】编写第一个linux驱动,通过端口访问I/O寄存器。

4.make(ls可以看到在路径下多了一些文件)

【从零开始,从内核驱动驱动到用户空间调用】编写第一个linux驱动,通过端口访问I/O寄存器。

5. 将模块Insmod进内核

insmod rtc_port.ko

注释:有同学说,诶怎么一点打印信息都没有,原因是printk本身就不会把信息打印到屏幕上,如果有需要的话,大家可以自己去搜索搜索。

6.执行cat /proc/devices可以看到我们新添加的字符型设备rtcport

【从零开始,从内核驱动驱动到用户空间调用】编写第一个linux驱动,通过端口访问I/O寄存器。

7.将rtcport创建dev节点

mknod /dev/rtcport c 237 0

8.应用程序app.cpp

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <unistd.h> int main(void)
{
int fd;
char buf[20];
fd=open("/dev/rtcport",O_RDWR);
if (fd<0)
{
perror("open");
return -1;
}
for(int i=0;i<60;i++)
{
read(fd,buf,20);
sleep(1);
}
close(fd);
return 0;
}

9. 输出结果dmesg

【从零开始,从内核驱动驱动到用户空间调用】编写第一个linux驱动,通过端口访问I/O寄存器。

10 总结

本文只是介绍了完整的步骤,很多小的知识点都没有提及。下面我将进行概括:

1) 模块的格式

关键函数:Init exit之类的;

2)字符型设备的动态注册(动态注册可以减少设备冲突的概率)

关键函数:

alloc_chrdev_region(&dev,0,1,DEVICE_NAME);

cdev_init;

cdev_add

等等

注:释放的关键函数请参见代码;

3) i/o端口的映射

关键函数:

request_region;

release_region;

小的知识点大家可以边google边对照我的代码,希望这篇文章可以帮助大家少走弯路!

11.展望

下一步是研究IPMI source code,非常渴望能找到志同道合的朋友,大家有过这方面的研究可以给我留言,非常感谢!