任务1: 杂项字符设备框架

开发板运行之后: 地址被划分为两个地址: (1) 物理地址 (2) 虚拟地址 ( MMU )

MMU: 主要功能实现虚拟地址与物理地址的转换。

当CPU启动MMU功能之后，MMU会拦截CPU所有的地址请求，这个时候CPU会认为自己最大可以访问4G的空间。

在linux下所有的设备皆文件: 字符设备、块设备、网络设备(没有设备节点的)

除了网络设备之外，其他设备都会在/dev下生成设备节点文件。

常见的类型: c表示字符设备，b表示块设备。

操作系统如何识别设备文件？ 依靠设备号区分。 分为主设备(11高位)和次设备(低20位) 一个共32位。

 1.1  杂项字符设备特性

1.​ 主设备号: 10

2.​ 次设备号: 0~255 (实际使用只能是0~254) 填255表示自动分配次设备号。

3.​ 支持自动创建设备节点。(可以在/dev目录下直接生成设备节点文件)

杂项设备的核心文件: misc.c和miscdevice.h

​ Linux下的驱动文件: 以.ko为后缀。 xxx.ko

因为驱动安装到内核里的，驱动的编译工作由内核来完成。

​ 驱动的动态加载相关的一些命令

1.​ 安装驱动: insmod <驱动文件xxx.ko>

2.​ 查看动态安装的所有驱动: lsmod

3.​ 查看指定驱动详细信息: modinfo <驱动文件xxx.ko >

4.​ 卸载动态安装的驱动: rmmod <驱动文件xxx.ko >

错误解决方式：

1.2 用户空间与驱动空间的数据拷贝

1.3 驱动层访问物理地址的方法

内核层的IO映射函数：

开发板上的资源: 4盏LED灯(核心板)、一个蜂鸣器(底板)、4个按键(底板)。

在4412数据手册里: XXX_CON表示是配置寄存器、XXX_DAT表示数据寄存器(输入输出寄存器)

1.4 ioctl接口

Ioctl接口比较适合于控制类: 比如: 开关LED、控制蜂鸣器、配置摄像头参数、配置LCD屏参数。

驱动层文件操作集合: long (*unlocked_ioctl) (struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long data)

应用层的函数接口:

系统提供的标准宏:

学习的知识点:

1.​ 解决根文件系统安装卸载驱动出现的错误。

2.​ 学习杂项设备注册方式。

3.​ 学习应用层数据和驱动层数据拷贝。

4.​ 物理地址转为虚拟地址方法。

5.​ Ioctl函数接口。

6.​ 蜂鸣器控制: 原理图、数据手册查看方法。

练习：

1.​ 编写LED灯驱动，在应用层控制LED灯。

2.​ 编写按键驱动，在应用层打印出按键值。

3.​ 在应用层实现按键控制LED灯。(程序里需要安装两个驱动)

驱动模板：

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/miscdevice.h>

static int __init tiny4412_misc_dev_init(void) 
{
	printk("驱动安装成功!\n"); /*提示语句*/
	return 0;
}

static void __exit tiny4412_misc_dev_exit(void) 
{
	printk("驱动卸载成功!\n");
}

module_init(tiny4412_misc_dev_init);
module_exit(tiny4412_misc_dev_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("tiny4412 wbyq");

杂项设备代码模板：

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/fs.h>

#define Tiny4412_DevName "tiny4412_miscdev"

static int tiny4412_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
	printk("tiny4412_open\n");
	return 0;
}

static ssize_t tiny4412_read(struct file *file, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *loff)
{
	printk("tiny4412_read\n");
	return 0;
}

static ssize_t tiny4412_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *loff)
{
	printk("tiny4412_write\n");
	return 0;
}

static int tiny4412_release(struct inode *inode, struct file *file)
{
	printk("tiny4412_release\n");
	return 0;
}

/*
虚拟文件操作集合,是与应用程序通信桥梁
*/
static struct file_operations tiny4412_fops=
{
	.open=tiny4412_open,
	.read=tiny4412_read,
	.write=tiny4412_write,
	.release=tiny4412_release
};

/*
杂项设备结构体
*/
static struct miscdevice misc_dev=
{
	.minor=MISC_DYNAMIC_MINOR, /*自动分配次设备号*/
	.name=Tiny4412_DevName,
	.fops=&tiny4412_fops
};

static int __init tiny4412_misc_dev_init(void) 
{
	misc_register(&misc_dev);
	printk("驱动安装成功!\n"); /*提示语句*/
	return 0;
}

static void __exit tiny4412_misc_dev_exit(void) 
{
	misc_deregister(&misc_dev);
	printk("驱动卸载成功!\n");
}

module_init(tiny4412_misc_dev_init);
module_exit(tiny4412_misc_dev_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("tiny4412 wbyq");