PC机中的CMOS 设备驱动读写cmos及应用程序编写

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本章内容：

      1.介绍PC机中的CMOS

      2.编写CMOS驱动程序

      3.编写应用程序，对自己的驱动程序测试

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这些内容的附件pdf： 接口与通讯实验课件2(Linux下cmos,myio)22.rar   

1. PC机中的CMOS

   PC机的CMOS内存实际上市有电池供电的64或128字节RAM内存块，是系统时钟芯片的一部分。有些机器还有更大的内存容量。该64字节的CMOS首先在IBM PC-XT机器上用于保存时钟和日期信息。由于这些信息仅用去14字节，剩余的字节就用来存放一些系统配置数据了

2.与日期、时间相关的CMOS信息

偏移量     字节大小             说明

 00h          1         当前秒值(BCD码表示)

 01h          1            报警秒值BCD

 02h          1           当前分钟值BCD

 03h          1           报警分钟值BCD

 04h          1           当前小时值BCD

 05h          1           报警小时值BCD

 06h          1          一周中的当前天BCD

 07h          1          一月中的当前日BCD

 08h          1             当前月份 BCD

 09h          1             当前年份 BCD

3.CMOS信息的读取

1. CMOS的地址空间是在基本地址空间之外的。在PC中要通过端口70h、71h，使用    IN和OUT指令来访问。

2. 为了读取指定偏移位置的字节，首先需要使用OUT向端口70h发送指定字节的偏    移值，然后使用IN指令从71h端口读取指定的字节信息。

3. 例如要独处当前小时值 在CMOS中偏移量为04h，相关会变代码如下：

    mov al , 4

    out 70h,al

    in al,71h

4.linux中访问端口方法

    在linux内核中，提供了如下的一组端口读写函数，驱动程序可以直接调用以下函数来访问端口。

读：inb (unsigned short port) inw、inl

写：out (char val,unsigned short port) outw、 outl

其中后缀b表示字节8位

        w表示字 16位，2字节

        l表示双字32位，4个字节

上述读出当前小时值汇编代码：

   outb(4,0x70);

   t=inb(0x71)

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程序：对PC的CMOS进行读写操作，获取系统实时时钟，包括驱动程序和应用程序

程序附件： cmos-wang.rar   将rar修改为tar.bz2

程序是在 精通linux设备驱动程序开发-字符设备 系统CMOS 一 基础上修改

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驱动程序代码：

#define CMOS_READ(addr) ({outb(0x80|addr,0x70);inb(0x71);})
#define BCD_TO_BIN(val) ((val)=((val)&15)+((val)>>4)*10) 将BDC码转换为BIN二进制码

struct cmos_dev{
    struct cdev cdev; /* The cdev structure */
    char name[10]; /* Name of I/O region */
};
struct cmos_dev *cmos_devp;

static struct file_operations cmos_fops = {
    .owner = THIS_MODULE, /* Owner *///<linux/fs.h>
    .open = cmos_open, /* Open method */
    .release = cmos_release, /* Release method */
    .read = cmos_read,
};

static dev_t cmos_dev_number; /* Allotted device number */
struct class *cmos_class; /* Tie with the device model */

#define DEVICE_NAME "ywxcmos" //
#define CMOS_BANK0_INDEX_PORT       0x70 //命令输入端口
#define CMOS_BANK0_DATA_PORT        0x71 //数据输出端口
unsigned char addrport = CMOS_BANK0_INDEX_PORT;
unsigned char dataport = CMOS_BANK0_DATA_PORT;

static int __init cmos_init(void)
{
    int ret;
    //动态注册一个设备号
    if(alloc_chrdev_region(&cmos_dev_number, 0,1, DEVICE_NAME) < 0) // register 1 dev
    {
        printk(KERN_DEBUG "Can't register device\n");
        return -1;
    }
    //在/sys/class新建逻辑设备类 ywxcmos_class 挂载将要建立的设备
    cmos_class = class_create(THIS_MODULE, "ywxcmos_class");

    //动态申请内存空间
    cmos_devp = kmalloc(sizeof(struct cmos_dev), GFP_KERNEL);
    if (!cmos_devp)
    {
        printk("Bad Kmalloc\n");
        return -ENOMEM;
    }

    //申请io端口，设备名
    sprintf(cmos_devp->name, "ywxcmos%d", 0);
    //在PC机上，已经占有了70 71端口号，需要释放
    release_region(addrport,2);//70h 71h
    if(!(request_region(addrport, 2, cmos_devp->name)))
    {
        printk("ywxcmos: I/O port 0x%x is not free.\n", addrport);
        return -EIO;
    }

    //注册字符设备
    cdev_init(&cmos_devp->cdev, &cmos_fops);
    cmos_devp->cdev.owner = THIS_MODULE;
    ret = cdev_add(&cmos_devp->cdev, cmos_dev_number, 1);
    if(ret)
    {
        printk("Bad cdev\n");
        return ret;
    }

    //动态在/dev/下新建设备节点==mknod手动建立 /dev/ywxcmos0
    device_create(cmos_class, NULL, MKDEV(MAJOR(cmos_dev_number), 0),NULL,"ywxcmos0");

    //初始化结束
    printk("ywxCMOS Driver Initialized.\n");
    return 0;
}

static void __exit cmos_cleanup(void)
{
    printk("exit starting...\n");
    //注销 设备号 250
    unregister_chrdev_region((cmos_dev_number), 1);
    //注销 逻辑设备 /dev/ywxcmos c 250 0
    device_destroy(cmos_class, MKDEV(MAJOR(cmos_dev_number), 0));
    //释放 io端口 70h 71h
    release_region(addrport, 2);
    //注销字符设备
    cdev_del(&cmos_devp->cdev);
    //释放内存
    kfree(cmos_devp);
    //注销 逻辑设备类/sys/class/ywxcmos_class
    class_destroy(cmos_class);

    printk("exit finished..\n");
}

int cmos_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    struct cmos_dev *cmos_devp;

    /* Get the per-device structure that contains this cdev */
    cmos_devp = container_of(inode->i_cdev, struct cmos_dev, cdev);

    /* Easy access to cmos_devp from rest of the entry points */
    file->private_data = cmos_devp;

    /* Initialize some fields */
//    cmos_devp->size = CMOS_BANK_SIZE;
//    cmos_devp->current_pointer = 0;

    return 0;
}


int cmos_release(struct inode *inode, struct file *file)
{
    return 0;
}

ssize_t cmos_read(struct file *file, char *buf,size_t count, loff_t *ppos)
{
    char d[6];
    int i;
    //struct cmos_dev *dev = file->private_data;
    printk("cmos driver:read\n");
    //yy/mm/dd/hh/min/sec
    d[0] = CMOS_READ(9);
    d[1] = CMOS_READ(8);
    d[2] = CMOS_READ(7);
    d[3] = CMOS_READ(4);
    d[4] = CMOS_READ(2);
    d[5] = CMOS_READ(0);
    for(i=0;i<6;i++)
        BCD_TO_BIN(d[i]);
    if(count > 6)
        count = 6;
    copy_to_user(buf,d,count);
    return count;
}

MODULE_LICENSE("GPL");

module_init(cmos_init);
module_exit(cmos_cleanup);

应用程序：

char buf[6];

int main(int argc,char **argv)
{
    int fd;
    int ret;
    if((fd=open("/dev/ywxcmos0",O_RDWR))<0)
    {
        printf("cmos driver open fail\n");
        return -1;
    }
    ret=read(fd,buf,6);
    if(ret == -1)
    {
        printf("read fail\n");
        return -1;
    }
    printf("CMOS tell me time is:20%02d/%02d/%02d %02d:%02d:%02d\n",buf[0],buf[1],buf[2],buf[3],buf[4],buf[5]);
    close(fd);
    return 0;
}

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具体操作过程：

ywx@ywx:~/desktop/module/jingtong/cmos-wang$ sudo insmod ./cmos.ko
[sudo] password for ywx:
ywx@ywx:~/desktop/module/jingtong/cmos-wang$ ls /sys/class/ywxcmos_class/
ywxcmos0
ywx@ywx:~/desktop/module/jingtong/cmos-wang$ ls -la /dev/ywxcmos0
crw------- 1 root root 250, 0 2012-01-08 11:55 /dev/ywxcmos0

root@ywx:/home/ywx/desktop/module/jingtong/cmos-wang/app# ./app
CMOS tell me time is:2012/01/08 03:56:22  通过app应用程序读取 系统时间
root@ywx:/home/ywx/desktop/module/jingtong/cmos-wang/app# hwclock -r
Sun 08 Jan 2012 03:56:24 AM CST  -0.794303 seconds 通过hwclock硬件时钟 读取时间，说明是正确的