字符设备驱动程序课程设计报告

字符设备驱动实验实验步骤：1、将设备驱动程序使用马克file文件编译生成模块firstdev.ko2、将模块加载到系统中insmod firstdev.ko3、手动创建设备节点mknod /dev/first c 122 04、使用gcc语句编译firsttest.c生成可执行文件5、运行可执行文件firsttest，返回驱动程序中的打印输出语句。

查看设备号：cat /proc/devices卸载驱动：rmmod firstdev删除设备节点：rm /dev/first显示printk语句，（打开一个新的终端）while truedosudo dmesg -csleep 1done源码分析设备驱动程序firstdev.c#include <linux/module.h>#include <linux/kernel.h>#include <linux/fs.h>#include <linux/init.h>#include <linux/delay.h>#include <asm/irq.h>//#include <asm/hardware.h>static int first_dev_open(struct inode *inode, struct file *file){//int i;printk("this is a test!\n");return 0;}static struct file_operations first_dev_fops ={.owner = THIS_MODULE,.open = first_dev_open,};static int __init first_dev_init(void){int ret;ret = register_chrdev(122,"/dev/first",&first_dev_fo ps);printk("Hello Modules\n");if(ret<0){printk("can't register major number\n");return ret;}printk("first_dev initialized\n");return 0;}static void __exit first_dev_exit(void){unregister_chrdev(122,"/dev/first");printk("Bye Modules\n");}module_init(first_dev_init);module_exit(first_dev_exit);makefile分析：ifneq ($(KERNELRELEASE),)obj-m:= firstdev.oelseKDIR :=/lib/modules/3.13.0-32-generic/buildall:make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules clean:rm -f *.ko *.o *.mod.o *.mod.c *.symvers endif应用程序firsttest.c#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<unistd.h>#include<sys/ioctl.h>int main(){int fd;fd = open ("/dev/first",0);if (fd<0){printf("can't open /dev/first");return -1;}close(fd);return 0; }。

linux课课程设计字符设备驱动一、教学目标本章节的教学目标是使学生掌握Linux系统中字符设备驱动的基本原理和编程方法。

通过本章节的学习，学生将能够：1.理解字符设备驱动的概念和作用；2.掌握字符设备驱动的原理和编程方法；3.能够编写简单的字符设备驱动程序。

二、教学内容本章节的教学内容主要包括：1.字符设备驱动的概念和作用；2.字符设备驱动的原理和编程方法；3.字符设备驱动的实例分析。

具体的教学大纲如下：1.字符设备驱动的概念和作用：介绍字符设备驱动的基本概念，解释其在Linux系统中的作用；2.字符设备驱动的原理：讲解字符设备驱动的工作原理，包括驱动程序的加载、设备文件的创建和使用；3.字符设备驱动的编程方法：介绍编写字符设备驱动程序的基本步骤和方法，包括文件操作、缓冲区管理和中断处理；4.字符设备驱动的实例分析：分析实际的字符设备驱动程序代码，让学生了解和掌握驱动程序的具体实现方法。

三、教学方法为了达到本章节的教学目标，将采用以下教学方法：1.讲授法：讲解字符设备驱动的基本概念、原理和编程方法；2.案例分析法：分析实际的字符设备驱动程序代码，让学生了解和掌握驱动程序的具体实现方法；3.实验法：让学生动手编写和调试字符设备驱动程序，巩固所学的知识和技能。

四、教学资源为了支持本章节的教学内容和教学方法的实施，将准备以下教学资源：1.教材：《Linux设备驱动程序设计与实现》；2.参考书：《Linux内核设计与实现》；3.多媒体资料：教学PPT、视频教程等；4.实验设备：计算机、开发板等。

五、教学评估为了全面、客观地评估学生在Linux字符设备驱动课程中的学习成果，将采用以下评估方式：1.平时表现：通过课堂参与、提问和讨论等方式评估学生的学习态度和理解程度；2.作业：布置相关的编程练习和理论作业，评估学生对知识的掌握和应用能力；3.考试：进行期中和期末考试，以评估学生对课程内容的整体理解和掌握程度。

实验二：字符设备驱动实验一、实验目的通过本实验的学习，了解Linux操作系统中的字符设备驱动程序结构，并能编写简单的字符设备的驱动程序以及对所编写的设备驱动程序进行测试，最终了解Linux操作系统如何管理字符设备。

二、准备知识字符设备驱动程序主要包括初始化字符设备、字符设备的I/O调用和中断服务程序。

在字符设备驱动程序的file_operations结构中，需要定义字符设备的基本入口点。

open()函数；release()函数read()函数write()函数ioctl()函数select()函数。

另外，注册字符设备驱动程序的函数为register_chrdev()。

register_chrdev() 原型如下：int register_chrdev(unsigned int major, //主设备号const char *name, //设备名称struct file_operations *ops)； //指向设备操作函数指针其中major是设备驱动程序向系统申请的主设备号。

如果major为0，则系统为该驱动程序动态分配一个空闲的主设备号。

name是设备名称，ops是指向设备操作函数的指针。

注销字符设备驱动程序的函数是unregister_chrdev(),原型如下：int unregister_chrdev(unsigned int major,const char *name);字符设备注册后，必须在文件系统中为其创建一个设备文件。

该设备文件可以在/dev目录中创建，每个设备文件代表一个具体的设备。

使用mknod命令来创建设备文件。

创建设备文件时需要使用设备的主设备号和从设备号作为参数。

阅读教材相关章节知识，了解字符设备的驱动程序结构。

三、实验内容根据教材提供的实例。

编写一个简单的字符设备驱动程序。

要求该字符设备包括open()、write()、read()、ioctl()和release()五个基本操作，并编写一个测试程序来测试所编写的字符设备驱动程序。

第1篇一、实验背景与目的随着计算机技术的飞速发展，操作系统对硬件设备的支持越来越丰富。

设备驱动程序作为操作系统与硬件之间的桥梁，扮演着至关重要的角色。

本实验旨在通过学习Linux字符设备驱动的开发，加深对设备驱动程序的理解，提高实践能力。

二、实验环境与工具1. 操作系统：Linux Ubuntu 20.042. 编程语言：C3. 开发工具：gcc、make4. 驱动框架：Linux内核三、实验内容本实验主要完成以下内容：1. 字符设备驱动程序的基本框架2. 字符设备的打开、读取、写入和关闭操作3. 字符设备驱动的注册与注销4. 字符设备驱动的用户空间交互四、实验步骤1. 创建设备文件首先，我们需要在`/dev`目录下创建一个名为`mychar`的字符设备文件。

可以使用以下命令：```bashmknod /dev/mychar c 123 0```其中，`123`是主设备号，`0`是次设备号。

2. 编写字符设备驱动程序创建一个名为`mychar.c`的文件，并编写以下代码：```cinclude <linux/module.h>include <linux/fs.h>include <linux/uaccess.h>static int major = 123; // 设备号static int device_open(struct inode inode, struct file filp);static int device_release(struct inode inode, struct file filp);static ssize_t device_read(struct file filp, char __user buf, size_t count, loff_t pos);static ssize_t device_write(struct file filp, const char __user buf, size_t count, loff_t pos);static struct file_operations fops = {.open = device_open,.release = device_release,.read = device_read,.write = device_write,};static int __init mychar_init(void) {major = register_chrdev(0, "mychar", &fops);if (major < 0) {printk(KERN_ALERT "mychar: can't get major number\n");return major;}printk(KERN_INFO "mychar: registered correctly with major number %d\n", major);return 0;}static void __exit mychar_exit(void) {unregister_chrdev(major, "mychar");printk(KERN_INFO "mychar: Goodbye from the LKM!\n");}static int device_open(struct inode inode, struct file filp) {printk(KERN_INFO "mychar: Device has been opened\n");return 0;}static int device_release(struct inode inode, struct file filp) {printk(KERN_INFO "mychar: Device has been closed\n");return 0;}static ssize_t device_read(struct file filp, char __user buf, size_t count, loff_t pos) {printk(KERN_INFO "mychar: Device has been read\n");return count;}static ssize_t device_write(struct file filp, const char __user buf, size_t count, loff_t pos) {printk(KERN_INFO "mychar: Device has been written\n"); return count;}module_init(mychar_init);module_exit(mychar_exit);MODULE_LICENSE("GPL");MODULE_AUTHOR("Your Name");MODULE_DESCRIPTION("A simple character device driver");```保存文件，并使用以下命令编译：```bashmake```3. 加载字符设备驱动程序将编译生成的`mychar.ko`文件加载到内核中：```bashinsmod mychar.ko```4. 测试字符设备驱动程序使用以下命令查看`/dev/mychar`设备文件：```bashls -l /dev/mychar```使用`cat`命令测试读取和写入操作：```bashcat /dev/mycharecho "Hello, world!" > /dev/mychar```观察系统日志，确认驱动程序的打开、读取、写入和关闭操作。

基于Linux的字符设备驱动程序的设计1 选题意义驱动程序在 Linux 内核里扮演着特殊的角色. 它们是截然不同的"黑盒子", 使硬件的特殊的一部分响应定义好的内部编程接口.它们完全隐藏了设备工作的细节. 用户的活动通过一套标准化的调用来进行,这些调用与特别的驱动是独立的; 设备驱动的角色就是将这些调用映射到作用于实际硬件的和设备相关的操作上. 这个编程接口是这样, 驱动可以与内核的其他部分分开建立, 并在需要的时候在运行时"插入". 这种模块化使得 Linux 驱动易写, 以致于目前有几百个驱动可用.尽管编写设备代码并不一定比编写应用程序更困难，但它需要掌握一些新函数库，并考虑一些新问题，而这些问题是在应用程序空间里不曾遇到的。

在应用程序空间写程序，内核能够为犯的一些错误提供一张安全网，但当我们工作在内核空间时，这张安全网已不复存在。

因为内核代码对计算机有绝对的控制权，它能够阻止其他任何进程的执行，所以编写的设备代码绝对小心不能滥用这种权利。

在 Linux 设备驱动中，字符设备驱动较为基础,所以本次实验设计一个简单的字符设备驱动程序，然后通过模块机制加载该驱动，并通过一个测试程序来检验驱动设计的正确与否，并对出现的问题进行调试解决。

2 技术路线模块实际上是一种目标对象文件(后缀名为ko )，没有链接，不能独立运行，但是其代码可以在运行时链接到系统中作为内核的一部分运行或从内核中取下，从而可以动态扩充内核的功能。

模块有一个入口（init_module()）和一个出口(exit_module())函数，分别是模块加载和卸载时执行的操作，加载模块使用insmod命令，卸载使用rmmod命令。

字符设备以字节为单位进行数据处理，一般不适用缓存。

大多数字符设备仅仅是数据通道，只能按照顺序读写。

主设备号表示设备对应的驱动程序,次设备号用来区分具体设备的实例。

LINUX为文件和设备提供一致的用户接口，对用户来说，设备文件与普通文件并无区别，设备文件也可以挂接到任何需要的地方。

实验二：字符设备驱动实验一、实验目的通过本实验的学习，了解Linux操作系统中的字符设备驱动程序结构，并能编写简单的字符设备的驱动程序以及对所编写的设备驱动程序进行测试，最终了解Linux操作系统如何管理字符设备。

二、准备知识字符设备驱动程序主要包括初始化字符设备、字符设备的I/O调用和中断服务程序。

在字符设备驱动程序的file_operations结构中，需要定义字符设备的基本入口点。

➢open()函数；➢release()函数➢read()函数➢write()函数➢ioctl()函数➢select()函数。

另外，注册字符设备驱动程序的函数为register_chrdev()。

register_chrdev() 原型如下：int register_chrdev(unsigned int major, //主设备号const char *name, //设备名称struct file_operations *ops)； //指向设备操作函数指针其中major是设备驱动程序向系统申请的主设备号。

如果major为0，则系统为该驱动程序动态分配一个空闲的主设备号。

name是设备名称，ops是指向设备操作函数的指针。

注销字符设备驱动程序的函数是unregister_chrdev(),原型如下：int unregister_chrdev(unsigned int major,const char *name);字符设备注册后，必须在文件系统中为其创建一个设备文件。

该设备文件可以在/dev目录中创建，每个设备文件代表一个具体的设备。

使用mknod命令来创建设备文件。

创建设备文件时需要使用设备的主设备号和从设备号作为参数。

阅读教材相关章节知识，了解字符设备的驱动程序结构。

三、实验容根据教材提供的实例。

编写一个简单的字符设备驱动程序。

要求该字符设备包括open()、write()、read()、ioctl()和release()五个基本操作，并编写一个测试程序来测试所编写的字符设备驱动程序。

第3章字符设备驱动程序本章的目标是编写一个完整的字符设备驱动程序。

由于这类驱动程序适合于大多数简单的硬件设备，我们首先开放一个字符设备驱动程序。

字符也相对比较好理解，比如说块设备驱动程序。

我们的最终目标是写一个模块化的字符设备驱动程序，但本章我们不再讲述有关模块化的问题。

本章通篇都是从一个真实的设备驱动程序截取出的代码块：这个设备就是scull，是“Simple Character Utility for Loading Localities”的缩写。

尽管scull是一个设备，但它却是操作内存的字符设备。

这种情况的一个副作用就是，只要涉及scull，“设备”这个词就可以同“scull使用的内存区”互换使用。

scull的优点是，由于每台电脑都有内存，所以它与硬件无关。

scull用kmalloc 分配内存，而且仅仅操作内存。

任何人都可以编译和运行scull，而且scull可以移植到所有Linux支持的平台上。

但另一方面，除了演示内核于字符设备驱动程序间的交互过程，可以让用户运行某些测试例程外，scull做不了“有用的”事。

scull的设计编写设备驱动程序的第一步就是定义驱动程序提供给用户程序的能力（“机制”）。

由于我们的“设备”是电脑内存的一部分，我做什么都可以。

它可以是顺便存取设备，也可以是随机存取设备，可以是一个设备，也可以是多个，等等。

为了是scull更有用，可以成为编写真实设备的驱动程序的模板，我将向你展示如何在电脑的内存之上实现若干设备抽象操作，每一种操作都有自己的特点。

scull的源码实现如下设备。

由模块实现的每一种设备都涉及一种类型：scull0-34个设备，共保护了4片内存区，都是全局性的和持久性的。

“全局性”是指，如果打开设备多次，所有打开它的文件描述符共享其中的数据。

“持久性”是指，如果设备关闭后再次打开，数据不丢失。

由于可以使用常用命令访问这个设备，如cp，cat以及shell I/O重定向等，这个设备操作非常有趣；本章将深入探讨它的内部结构。

linux字符设备驱动程序设计概述（转）linux字符设备驱动程序设计概述（转）字符设备是最基本、最常用的设备。

概括的说，字符设备驱动主要要做三件事：1、定义一个结构体static struct file_operations变量，其内定义一些设备的打开、关闭、读、写、控制函数；2、在结构体外分别实现结构体中定义的这些函数；3、向内核中注册或删除驱动模块。

具体如下：字符设备提供给应用程序流控制接口有：open/close/read/write/ioctl，添加一个字符设备驱动程序，实际上是给上述操作添加对应的代码，Linux对这些操作统一做了抽象struct file_operationsfile_operations结构体的例子如下static struct file_operations myDriver_fops = {owner: THIS_MODULE,write: myDriver_write,read: myDriver_read,ioctl: myDriver_ioctl,open: myDriver_open,release: myDriver_release,};该结构体规定了驱动程序向应用程序提供的操作接口：实现write操作从应用程序接收数据送到硬件。

例：static ssize_t myDriver_write(struct file *filp, const char *buf, size_t count, loff_t *f_pos){size_t fill_size = count;PRINTK("myDriver write called!\n");PRINTK("\tcount=%d, pos=%d\n", count, (int)*f_pos);if(*f_pos >= sizeof(myDriver_Buffer)){PRINTK("[myDriver write]Buffer Overlap\n");*f_pos = sizeof(myDriver_Buffer);return 0;}if((count + *f_pos) > sizeof(myDriver_Buffer)){PRINTK("count + f_pos > sizeof buffer\n");fill_size = sizeof(myDriver_Buffer) - *f_pos;}copy_from_user(&myDriver_Buffer[*f_pos], buf, fill_size);*f_pos += fill_size;return fill_size;}其中的关键函数u_long copy_from_user(void *to, const void *from, u_long len);把用户态的数据拷到内核态，实现数据的传送。

设备驱动程序 课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解设备驱动程序的概念、作用和重要性；2. 掌握设备驱动程序的基本工作原理和分类；3. 了解设备驱动程序与硬件、操作系统的关系；4. 熟悉设备驱动程序开发的基本流程和关键技术。

技能目标：1. 能够分析硬件设备的需求，选择合适的设备驱动程序；2. 学会使用至少一种编程语言（如C、Python等）编写简单的设备驱动程序；3. 能够运用调试工具对设备驱动程序进行调试和优化；4. 掌握设备驱动程序的安装、更新和卸载方法。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对计算机硬件和底层编程的兴趣，提高学习积极性；2. 培养学生的团队合作精神，学会在团队中分享、交流和协作；3. 增强学生的创新意识和实践能力，敢于尝试、勇于解决问题；4. 培养学生遵守法律法规，尊重知识产权，养成良好的道德品质。

课程性质：本课程属于计算机科学与技术领域，是计算机硬件与软件的接口课程，具有较强的实践性和应用性。

学生特点：学生具备一定的编程基础和计算机硬件知识，对底层编程有一定兴趣，但可能对设备驱动程序的了解较少。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，培养实际操作和解决问题的能力。

通过本课程的学习，使学生能够掌握设备驱动程序的基本知识，具备一定的开发、调试和优化能力。

同时，注重培养学生的团队合作精神、创新意识和道德品质。

在教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，以便进行有效的教学设计和评估。

二、教学内容1. 设备驱动程序概述- 设备驱动程序的定义与作用- 设备驱动程序的分类与重要性2. 设备驱动程序工作原理- 硬件与设备驱动程序的关系- 操作系统与设备驱动程序的交互- 设备驱动程序的基本工作流程3. 设备驱动程序开发技术- 开发环境与工具的选择- 编程语言（如C、Python等）在设备驱动程序开发中的应用- 设备驱动程序开发流程与关键技术4. 设备驱动程序实践操作- 实例分析：典型设备驱动程序的安装与使用- 实践项目：编写简单的设备驱动程序- 调试与优化：运用调试工具对设备驱动程序进行调试和优化5. 设备驱动程序管理与维护- 设备驱动程序的安装、更新与卸载- 设备驱动程序管理与维护的常见问题与解决方法6. 综合案例分析- 分析实际应用场景中的设备驱动程序问题- 团队合作解决设备驱动程序相关难题教学内容安排与进度：第1周：设备驱动程序概述第2周：设备驱动程序工作原理第3周：设备驱动程序开发技术第4周：设备驱动程序实践操作（上）第5周：设备驱动程序实践操作（下）第6周：设备驱动程序管理与维护、综合案例分析教材章节与内容对应关系：第1章：设备驱动程序概述第2章：设备驱动程序工作原理第3章：设备驱动程序开发技术第4章：设备驱动程序实践操作第5章：设备驱动程序管理与维护附录：综合案例分析与实践项目指导三、教学方法1. 讲授法：通过系统讲解设备驱动程序的基础知识、工作原理和开发技术，使学生对课程内容有一个全面、深入的了解。

设备驱动开发课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解设备驱动开发的基本概念，掌握设备驱动的作用和重要性。

2. 学习并掌握设备驱动程序的架构和开发流程。

3. 掌握至少一种编程语言（如C语言）在设备驱动开发中的应用。

4. 了解操作系统中设备驱动的加载、卸载和通信机制。

技能目标：1. 能够分析设备硬件规格书，理解硬件设备的工作原理。

2. 能够编写简单的设备驱动程序，实现设备与操作系统的交互。

3. 学会使用调试工具（如GDB、JTAG）对设备驱动进行调试和排错。

4. 能够独立完成设备驱动的移植和优化工作。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对计算机硬件和底层编程的兴趣，激发学生的探究精神。

2. 培养学生的团队合作意识，学会在团队中分工协作，共同解决问题。

3. 增强学生的责任感，认识到设备驱动开发在计算机系统中的重要性。

4. 培养学生严谨、细致的学习态度，养成良好的编程习惯。

课程性质：本课程为高年级计算机科学与技术专业的专业课程，旨在帮助学生掌握设备驱动开发的基本理论和实践技能。

学生特点：学生具备一定的编程基础和操作系统知识，对硬件和底层编程有一定的了解。

教学要求：结合理论教学与实践操作，注重培养学生的实际动手能力和解决问题的能力。

通过案例分析和项目实践，使学生能够将所学知识应用于实际工作中。

在教学过程中，注重启发式教学，引导学生主动学习和思考。

二、教学内容1. 设备驱动概述- 设备驱动的作用与分类- 设备驱动与操作系统之间的关系2. 设备驱动程序架构- 驱动程序的模块化设计- 驱动程序与硬件的接口技术3. 设备驱动开发环境搭建- 编译器、调试器和硬件仿真器的使用- 开发板的选择与配置4. 设备驱动编程基础- C语言在设备驱动开发中的应用- 操作系统内核API调用5. 设备驱动开发流程- 分析硬件规格书- 设计驱动程序框架- 编写、编译和调试驱动程序6. 设备驱动加载与卸载- 驱动程序的动态加载与卸载- 驱动程序与操作系统的通信机制7. 设备驱动调试与优化- 使用调试工具进行排错- 驱动程序性能分析与优化8. 实践项目与案例分析- 常见硬件设备驱动开发实例- 分析并优化现有设备驱动程序教学内容安排与进度：1-2周：设备驱动概述与架构3-4周：开发环境搭建与编程基础5-6周：设备驱动开发流程与加载卸载7-8周：设备驱动调试与优化9-10周：实践项目与案例分析教学内容与教材关联性：本教学内容与教材中关于设备驱动开发的相关章节紧密关联，涵盖了设备驱动的基本概念、开发流程和实践技巧。

中南大学字符设备驱动程序课程设计报告姓名：王学彬专业班级：信安1002班学号：0909103108课程：操作系统安全课程设计指导老师：张士庚一、课程设计目的1.了解Linux字符设备驱动程序的结构；2.掌握Linux字符设备驱动程序常用结构体和操作函数的使用方法；3.初步掌握Linux字符设备驱动程序的编写方法及过程；4.掌握Linux字符设备驱动程序的加载方法及测试方法。

二、课程设计内容5.设计Windows XP或者Linux操作系统下的设备驱动程序;6.掌握虚拟字符设备的设计方法和测试方法；7.编写测试应用程序，测试对该设备的读写等操作。

三、需求分析3.1驱动程序介绍驱动程序负责将应用程序如读、写等操作正确无误的传递给相关的硬件，并使硬件能够做出正确反应的代码。

驱动程序像一个黑盒子，它隐藏了硬件的工作细节，应用程序只需要通过一组标准化的接口实现对硬件的操作。

3.2 Linux设备驱动程序分类Linux设备驱动程序在Linux的内核源代码中占有很大的比例，源代码的长度日益增加，主要是驱动程序的增加。

虽然Linux内核的不断升级，但驱动程序的结构还是相对稳定。

Linux系统的设备分为字符设备(char device)，块设备(block device)和网络设备(network device)三种。

字符设备是指在存取时没有缓存的设备，而块设备的读写都有缓存来支持，并且块设备必须能够随机存取(random access)。

典型的字符设备包括鼠标，键盘，串行口等。

块设备主要包括硬盘软盘设备，CD-ROM等。

网络设备在Linux里做专门的处理。

Linux的网络系统主要是基于BSD unix的socket 机制。

在系统和驱动程序之间定义有专门的数据结构(sk_buff)进行数据传递。

系统有支持对发送数据和接收数据的缓存，提供流量控制机制，提供对多协议的支持。

3.3驱动程序的结构驱动程序的结构如图3.1所示，应用程序经过系统调用，进入核心层，内核要控制硬件需要通过驱动程序实现，驱动程序相当于内核与硬件之间的“系统调用”。

操作系统课程设计报告字符驱动设备程序一、概述1.1课程设计目的设备驱动充当了硬件和应用软件之间的纽带，它使得应用软件只需要调用软件的应用编程接口（API）就可以让硬件去完成要求的工作，在有操作系统的情况下，必须按照相应的架构设计驱动，才能将驱动良好的整合入操作系统的内核。

通过这次课程设计可以了解linux的模块机制，懂得如何加载模块和卸载模块，进一步熟悉模块的相关操作。

加深对驱动程序定义和设计的了解，了解linux驱动的编写过程。

1.2 课程设计内容与要求(1)设计Windows XP或者Linux操作系统下的设备驱动程序;(2)设备类型可以是字符设备、块设备或者网络设备;(3)设备可以是虚拟的也可以是实际设备;1.3设计步骤1)file_operations结构体设计2)模块初始化、模块卸载函数实现3)读写函数的实现4)测试程序编写5)驱动程序编译和加载6)驱动程序测试二、基本概念和原理Linux系统从各异的设备中提取了共性的特征，将设备分为三类：字符设备、块设备和网络设备。

内核针对每一类设备都提供了对应的驱动模型框架，包括基本的内核设施和文件接口。

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:1、对设备初始化和释放；2、把数据从内核传送到硬件和从硬件读取数据；3、读取应用程序传送给设备文件的数据和回送应用程序请求的数据；4、检测和处理设备出现的错误。

字符设备驱动程序：控制长短不一致字符列，应用程序直接呼叫的、没有缓存的设备驱动程序。

字符设备驱动程序所提供的功能是以设备文件的形式提供给用户空间程序使用，应用程序中使用open（）、close（）、read（）、write（）等文件处理函数，并且以普通文件方式处理设备文件，从而控制硬件。

字符设备驱动程序字符设备驱动程序与块设备不同。

所涉及的键盘驱动、控制台显示驱动和串口驱动以及与这些驱动有关的接口、算法程序都紧密相关。

他们共同协作实现控制台终端和串口终端功能。

下图反映了控制台键盘中断处理过程。

以上为总的处理流程，下面对每一个驱动分开分析。

首先是键盘驱动。

键盘驱动用汇编写的，比较难理解，牵涉内容较多，有键盘控制器804X的编程，还有扫描码（共3套，这里用第二套）和控制命令及控制序列（p209~210有讲解）。

由于键盘从XT发展到AT到现在PS/2，USB，无线键盘，发展较快，驱动各有不同，此版本驱动为兼容XT，将扫描码映射为XT再处理，因此仅供参考。

CNIX操作系统的键盘驱动实现为C语言，可读性更好。

键盘驱动键盘驱动就是上图键盘硬件中断的过程。

keyboard.S中的_keyboard_interrupt 函数为中断主流程，文件中其他函数均被其调用。

以上打星处为键盘驱动的核心，即主要处理过程，针对不同扫描码分别处理，并最终将转换后所得ASCII 码或控制序列放入控制台tty 结构的读缓冲队列read_q 中。

键处理程序跳转表为key_table ，根据扫描码调用不同处理程序，对于“普通键”，即只有一个字符返回且没有含义变化的键，调用do_self 函数。

其他均为“特殊键”：1. crtrl 键的按下和释放 2. alt 键的按下和释放 3. shift 键的按下和释放 4. caps lock 键的按下和释放（释放直接返回，不作任何处理） 5. scroll lock 键的按下 6. num lock 的按下 7. 数字键盘的处理（包括alt-ctrl+delete 的处理，因为老式键盘delete 键在数字小键盘上。

还包括对光标移动键的分别处理） 8. 功能键（F1~F12）的处理 9. 减号的处理（老键盘’/’与’-’以0xe0加以区分，可能其中一键要按shift ）do_self 是最常用的流程，即跳转表中使用频率最高的流程：控制台程序控制台程序分两部分：1. 控制台初始化 2. 控制台写函数控制台初始化函数根据EGA单色、MDA单色、EGA彩色、CGA各种显卡设置显卡类型、显存占用内存的起始地址、结束地址、显示索引寄存器端口和显示数据寄存器端口。