分类： Android平台
2013-03-20 15:21:14
一. 参照前面两篇文章
Ubuntu上下载、编译和安装Android最新源代码和在Ubuntu上下载、编译和安装Android最新内核源代码（Linux Kernel）
准备好Android内核驱动程序开发环境。
二. 进入到kernel/common/drivers目录，新建hello目录：
root@ubuntu:/home/Android# cd
kernel/common/drivers
root@ubuntu:/home/Android/kernel/common/drivers#
mkdir hello
三. 在hello目录中增加hello.h文件：
#ifndef _HELLO_ANDROID_H_
#define
_HELLO_ANDROID_H_
#include
#include
#define HELLO_DEVICE_NODE_NAME "hello"
#define HELLO_DEVICE_FILE_NAME "hello"
#define
HELLO_DEVICE_PROC_NAME "hello"
#define HELLO_DEVICE_CLASS_NAME "hello"
struct hello_android_dev
{
int
val; /*代表一个字符设备结构体*/
struct semaphore sem;
/*sem成员变量是一个信号量，用来同步访问寄存器val*/
struct cdev dev;
/*dev成员变量是一个内嵌的字符设备*/
};
#endif
这个头文件定义了一些字符串常量宏，在后面我们要用到。此外，还定义了一个字符设备结构体hello_android_dev，这个就是我们虚拟的硬件设备了，val成员变量就代表设备里面的寄存器，它的类型为int，sem成员变量是一个信号量，是用同步访问寄存器val的，dev成员变量是一个内嵌的字符设备，这个Linux驱动程序自定义字符设备结构体的标准方法。
四.在hello目录中增加hello.c文件，这是驱动程序的实现部分。驱动程序的功能主要是向上层提供访问设备的寄存器的值，包括读和写。这里，提供了三种访问设备寄存器的方法，一是通过proc文件系统来访问，二是通过传统的设备文件的方法来访问，三是通过devfs文件系统来访问。下面分段描述该驱动程序的实现。
首先是包含必要的头文件和定义三种访问设备的方法：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
"hello.h"
/*主设备和从设备号变量*/
static int hello_major = 0;
static int hello_minor = 0;
/*设备类别和设备变量*/
static struct
class* hello_class = NULL;
static struct hello_android_dev* hello_dev =
NULL;
/*传统的设备文件操作方法*/
static int hello_open(struct inode* inode,
struct file* filp);
static int hello_release(struct inode* inode, struct
file* filp);
static ssize_t hello_read(struct file* filp, char __user *buf,
size_t count, loff_t* f_pos);
static ssize_t hello_write(struct file* filp,
const char __user *buf, size_t count, loff_t* f_pos);
/*设备文件操作方法表*/
static struct file_operations hello_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = hello_open,
.release = hello_release,
.read =
hello_read,
.write = hello_write,
};
/*访问设置属性方法*/
static ssize_t
hello_val_show(struct device* dev, struct device_attribute* attr, char* buf);
static ssize_t hello_val_store(struct device* dev, struct device_attribute*
attr, const char* buf, size_t count);
定义传统的设备文件访问方法，主要是定义hello_open、hello_release、hello_read和hello_write这四个打开、释放、读和写设备文件的方法：
/*打开设备方法*/
static int hello_open(struct
inode* inode, struct file* filp)
{
struct hello_android_dev*
dev;
/*将自定义设备结构体保存在文件指针的私有数据域中，以便访问设备时拿来用*/
/*container_of实现了根据一个结构体变量中的一个域成员变量的指针来获取指向整个结构体变量的指针的功能*/
dev =
container_of(inode->i_cdev, struct hello_android_dev, dev);
filp->private_data = dev;
return 0;
}
/*设备文件释放时调用，空实现*/
static int
hello_release(struct inode* inode, struct file* filp) {
return 0;
}
/*读取设备的寄存器val的值*/
static ssize_t hello_read(struct file*
filp, char __user *buf, size_t count, loff_t* f_pos) {
ssize_t err =
0;
struct hello_android_dev* dev = filp->private_data;
/*同步访问*/
if(down_interruptible(&(dev->sem))) {
return -ERESTARTSYS;
}
if(count <
sizeof(dev->val)) {
goto out;
}
/*将寄存器val的值拷贝到用户提供的缓冲区*/
if(copy_to_user(buf, &(dev->val),
sizeof(dev->val))) {
err = -EFAULT;
goto out;
}
err = sizeof(dev->val);
out:
up(&(dev->sem));
return err;
}
/*写设备的寄存器值val*/
static ssize_t
hello_write(struct file* filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t*
f_pos) {
struct hello_android_dev* dev = filp->private_data;
ssize_t err = 0;
/*同步访问*/
if(down_interruptible(&(dev->sem))) {
return
-ERESTARTSYS;
}
if(count !=
sizeof(dev->val)) {
goto out;
}
/*将用户提供的缓冲区的值写到设备寄存器去*/
if(copy_from_user(&(dev->val),
buf, count)) {
err = -EFAULT;
goto out;
}
err = sizeof(dev->val);
out:
up(&(dev->sem));
return err;
}
定义通过devfs文件系统访问方法，这里把设备的寄存器val看成是设备的一个属性，通过读写这个属性来对设备进行访问，主要是实现hello_val_show和hello_val_store两个方法，同时定义了两个内部使用的访问val值的方法__hello_get_val和__hello_set_val：
/*读取寄存器val的值到缓冲区buf中，内部使用*/
static ssize_t
__hello_get_val(struct hello_android_dev* dev, char* buf) {
int val =
0;
/*同步访问*/
if(down_interruptible(&(dev->sem))) {
return
-ERESTARTSYS;
}
val =
dev->val;
up(&(dev->sem));
return snprintf(buf, PAGE_SIZE, "%d/n", val);
}
/*把缓冲区buf的值写到设备寄存器val中去，内部使用*/
static ssize_t __hello_set_val(struct
hello_android_dev* dev, const char* buf, size_t count) {
int val =
0;
/*将字符串转换成数字*/
val =
simple_strtol(buf, NULL, 10);
/*同步访问*/
if(down_interruptible(&(dev->sem))) {
return
-ERESTARTSYS;
}
dev->val =
val;
up(&(dev->sem));
return count;
}
/*读取设备属性val*/
static ssize_t hello_val_show(struct device*
dev, struct device_attribute* attr, char* buf)
{
struct
hello_android_dev* hdev = (struct
hello_android_dev*)dev_get_drvdata(dev);
return
__hello_get_val(hdev, buf);
}
/*写设备属性val*/
static ssize_t
hello_val_store(struct device* dev, struct device_attribute* attr, const char*
buf, size_t count)
{
struct hello_android_dev* hdev = (struct
hello_android_dev*)dev_get_drvdata(dev);
return
__hello_set_val(hdev, buf, count);
}
定义通过proc文件系统访问方法，主要实现了hello_proc_read和hello_proc_write两个方法，同时定义了在proc文件系统创建和删除文件的方法hello_create_proc和hello_remove_proc：
/*读取设备寄存器val的值，保存在page缓冲区中*/
static ssize_t
hello_proc_read(char* page, char** start, off_t off, int count, int* eof, void*
data)
{
if(off > 0)
{
*eof = 1;
return 0;
}
return __hello_get_val(hello_dev, page);
}
/*把缓冲区的值buff保存到设备寄存器val中去*/
static ssize_t
hello_proc_write(struct file* filp, const char __user *buff, unsigned long len,
void* data)
{
int err = 0;
char* page = NULL;
if(len > PAGE_SIZE)
{
printk(KERN_ALERT"The buff is
too large: %lu./n", len);
return -EFAULT;
}
page = (char*)__get_free_page(GFP_KERNEL);
if(!page)
{
printk(KERN_ALERT"Failed to alloc
page./n");
return -ENOMEM;
}
/*先把用户提供的缓冲区值拷贝到内核缓冲区中去*/
if(copy_from_user(page, buff, len))
{
printk(KERN_ALERT"Failed to copy buff from
user./n");
err = -EFAULT;
goto out;
}
err = __hello_set_val(hello_dev, page, len);
out:
free_page((unsigned long)page);
return err;
}
/*创建/proc/hello文件*/
static void hello_create_proc(void) {
struct proc_dir_entry* entry;
entry =
create_proc_entry(HELLO_DEVICE_PROC_NAME, 0, NULL);
if(entry) {
entry->owner = THIS_MODULE;
entry->read_proc =
hello_proc_read;
entry->write_proc = hello_proc_write;
}
}
/*删除/proc/hello文件*/
static void hello_remove_proc(void)
{
remove_proc_entry(HELLO_DEVICE_PROC_NAME, NULL);
}
最后，定义模块加载和卸载方法，这里只要是执行设备注册和初始化操作：
/*初始化设备*/
static int __hello_setup_dev(struct
hello_android_dev* dev)
{
int err;
dev_t devno =
MKDEV(hello_major, hello_minor);
memset(dev, 0, sizeof(struct
hello_android_dev));
cdev_init(&(dev->dev),
&hello_fops);
dev->dev.owner = THIS_MODULE;
dev->dev.ops = &hello_fops;
/*注册字符设备*/
err = cdev_add(&(dev->dev),devno, 1);
if(err)
{
return err;
}
/*初始化信号量和寄存器val的值*/
init_MUTEX(&(dev->sem));
dev->val = 0;
return 0;
}
/*模块加载方法*/
static int __init
hello_init(void)
{
int err = -1;
dev_t dev = 0;
struct device* temp = NULL;
printk(KERN_ALERT"Initializing hello
device./n");
/*动态分配主设备和从设备号*/
err =
alloc_chrdev_region(&dev, 0, 1, HELLO_DEVICE_NODE_NAME);
if(err
< 0)
{
printk(KERN_ALERT"Failed to alloc char dev
region./n");
goto fail;
}
hello_major =
MAJOR(dev);
hello_minor = MINOR(dev);
/*分配helo设备结构体变量*/
hello_dev = kmalloc(sizeof(struct hello_android_dev),
GFP_KERNEL);
if(!hello_dev)
{
err = -ENOMEM;
printk(KERN_ALERT"Failed to alloc hello_dev./n");
goto
unregister;
}
/*初始化设备*/
err =
__hello_setup_dev(hello_dev);
if(err)
{
printk(KERN_ALERT"Failed to setup dev: %d./n", err);
goto cleanup;
}
/*在/sys/class/目录下创建设备类别目录hello*/
hello_class = class_create(THIS_MODULE, HELLO_DEVICE_CLASS_NAME);
if(IS_ERR(hello_class))
{
err = PTR_ERR(hello_class);
printk(KERN_ALERT"Failed to create hello class./n");
goto destroy_cdev;
}
/*在/dev/目录和/sys/class/hello目录下分别创建设备文件hello*/
temp =
device_create(hello_class, NULL, dev, "%s", HELLO_DEVICE_FILE_NAME);
if(IS_ERR(temp))
{
err = PTR_ERR(temp);
printk(KERN_ALERT"Failed to create hello device.");
goto
destroy_class;
}
/*在/sys/class/hello/hello目录下创建属性文件val*/
err = device_create_file(temp,
&dev_attr_val);
if(err < 0)
{
printk(KERN_ALERT"Failed to create attribute val.");
goto destroy_device;
}
dev_set_drvdata(temp,
hello_dev);
/*创建/proc/hello文件*/
hello_create_proc();
printk(KERN_ALERT"Succedded to initialize
hello device./n");
return 0;
destroy_device:
device_destroy(hello_class, dev);
destroy_class:
class_destroy(hello_class);
destroy_cdev:
cdev_del(&(hello_dev->dev));
cleanup:
kfree(hello_dev);
unregister:
unregister_chrdev_region(MKDEV(hello_major, hello_minor), 1);
fail:
return err;
}
/*模块卸载方法*/
static void __exit
hello_exit(void)
{
dev_t devno = MKDEV(hello_major, hello_minor);
printk(KERN_ALERT"Destroy hello device./n");
/*删除/proc/hello文件*/
hello_remove_proc();
/*销毁设备类别和设备*/
if(hello_class)
{
device_destroy(hello_class, MKDEV(hello_major, hello_minor));
class_destroy(hello_class);
}
/*删除字符设备和释放设备内存*/
if(hello_dev)
{
cdev_del(&(hello_dev->dev));
kfree(hello_dev);
}
/*释放设备号*/
unregister_chrdev_region(devno, 1);
}
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_DESCRIPTION("First Android Driver");
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
五.在hello目录中新增Kconfig和Makefile两个文件，其中Kconfig是在编译前执行配置命令make
menuconfig时用到的，而Makefile是执行编译命令make是用到的：
Kconfig文件的内容
config HELLO
tristate "First Android Driver"
default n
help
This is the first android driver.
Makefile文件的内容
obj-$(CONFIG_HELLO) += hello.o
在Kconfig文件中，tristate表示编译选项HELLO支持在编译内核时，hello模块支持以模块、内建和不编译三种编译方法，默认是不编译，因此，在编译内核前，我们还需要执行make
menuconfig命令来配置编译选项，使得hello可以以模块或者内建的方法进行编译。
在Makefile文件中，根据选项HELLO的值，执行不同的编译方法。
六.
修改arch/arm/Kconfig和drivers/kconfig两个文件，在menu "Device Drivers"和endmenu之间添加一行：
source "drivers/hello/Kconfig"
这样，执行make
menuconfig时，就可以配置hello模块的编译选项了。.
七. 修改drivers/Makefile文件，添加一行：
obj-$(CONFIG_HELLO) += hello/
八. 配置编译选项：
make menuconfig
找到"Device Drivers" => "First Android
Drivers"选项，设置为y。
注意，如果内核不支持动态加载模块，这里不能选择m，虽然我们在Kconfig文件中配置了HELLO选项为tristate。要支持动态加载模块选项，必须要在配置菜单中选择Enable
loadable module support选项；在支持动态卸载模块选项，必须要在Enable loadable module
support菜单项中，选择Module unloading选项。
九. 编译：
# make
编译成功后，就可以在hello目录下看到hello.o文件了，这时候编译出来的zImage已经包含了hello驱动。
十. 参照在Ubuntu上下载、编译和安装Android最新内核源代码（Linux
Kernel）一文所示，运行新编译的内核文件，验证hello驱动程序是否已经正常安装：
# emulator -kernel
./kernel/common/arch/arm/boot/zImage &
# adb shell
进入到dev目录，可以看到hello设备文件：
# cd dev
进入到proc目录，可以看到hello文件：
# cd proc
# ls
访问hello文件的值：
# cat hello
0
# echo '5' > hello
# cat hello
5
进入到sys/class目录，可以看到hello目录：
# cd sys/class
# ls
进入到hello目录，可以看到hello目录：
# cd hello
# ls
进入到下一层hello目录，可以看到val文件：
# cd hello
# ls
访问属性文件val的值：
# cat val
5
# echo '0' > val
# cat val
0
至此，我们的hello内核驱动程序就完成了，并且验证一切正常。这里我们采用的是系统提供的方法和驱动程序进行交互，也就是通过proc文件系统和devfs文件系统的方法，下一篇文章中，我们将通过自己编译的C语言程序来访问/dev/hello文件来和hello驱动程序交互，敬请期待。
