江苏大学计算机学院课程设计报告

江苏大学计算机学院

课程设计报告

课程名称 设计自己的驱动程序 实验学期 2015 至 2016学年，第 1 学期 学生姓名

专业班级 计算机1301 学 号

指导教师 毛启容 开 课 系 操作系统

操作系统课程组制

江苏大学计算机学院课程设计报告

《操作系统》课程设计报告 课程设计题目： 设计自己的驱动程序 一、 课程设计目的与要求 目的：编写一个模块化的字符设备驱动程序，手工加载到linux内核中，并用cp等命令或编写用户程序检测设备驱动程序。 要求：1. 编写一个简单的字符设备驱动程序，该字符设备包括打开、读、写、注册、注销与释放六个基本操作。 2． 编写一个测试程序，测试字符设备驱动程序的正确性。 3． 要求在实验报告中列出Linux内核的版本与内核模块加载过程。 4.设备的安装:需要将编写的设备驱动程序以模块的方式加载进内核。 5.设备的实用:通过cp,dd等命令、输入输出重定向或者编写用户程序来测试所设计的驱动程序。 6．使用C或者C++编程实现。 设计时间：2016.01.05~2016.01.13 二、 课程设计内容 设计和实现一个虚拟命名管道(FIFO)的字符设备。写一个模块化的字符设备驱动程序 三、 课程设计设备与环境 Linux(虚拟机)环境 四、 设计正文 1.系统分析 江苏大学计算机学院课程设计报告

系统调用是操作系统内核和应用程序之间的接口，设备驱动程序是操作系统内核和机器硬件之间的接口。设备驱动程序为应用程序屏蔽了硬件的细节，这样在应用程序看来，硬件设备只是一个设备文件，应用程序可以象操作普通文件一样对硬件设备进行操作。设备驱动程序是内核的一部分，它完成以下的功能: ? 虚拟设备的注册与注销（指在内核的注册与注销）； ? 虚拟设备的打开与释放； ? 虚拟设备的读写操作。 字符设备提供给应用程序的是一个流控制接口，主要包括open()、release()、read()、write()。在系统中添加一个字符设备驱动程序，实际上就是给上述操作添加对应的代码。对于字符设备和块设备，Linux内核对这些操作进行了统一的抽象，把它们定义在结构体file_operations中 2.系统设计 2.1模块设计 打开设备 读操作 写 操 作 注册设备 释放设备 注销设备 字符设备驱动 2.2数据结构说明 字符设备驱动主要应用了三种数据结构： ①file_operations结构：File_operations结构体中的成员函数是字符驱动设备的主体内容，这些函数实际会在应用程序进行linux的open()、release()、read()、write()等系统调用时最终被调用。 ②file结构，主要用于与文件系统对应的设备驱动程序。代表一个打开的文件，它由内核在open时创建，并传递给在该文件上进行操作的所有函数，直到碰到最后的close函数。在文件的所有实例都被关闭之后，内核会释放这个数据结构； ③inode结构，提供了关于特殊设备文件/dev/myDevice的信息。 江苏大学计算机学院课程设计报告

各个结构的定义如下： （1）file_operations结构： struct file_operations pStruct = { open:my_open, release:my_release, read:my_read, write:my_write, }; （2）file结构： 读：static ssize_t my_read(struct file *file, char __user *user, size_t t, loff_t *f); 写：static ssize_t my_write(struct file *file, const char __user *user, size_t t, loff_t *f); Seek文件定位：staticloff_tmy_llseek(struct file *filp, loff_t offset, int whence) （3）inode结构： 打开：static int my_open(struct inode *inode, struct file *file); 释放：static int my_release(struct inode *inode, struct file *file); /* 注册模块 */ int init_module() { int ret; /* 函数中第一个参数是告诉系统，新注册的设备的主设备号由系统分配， * 第二个参数是新设备注册时的设备名字， * 第三个参数是指向file_operations的指针， * 当用设备号为0创建时，系统一个可以用的设备号创建模块 */