完善例子中的字符设备程序,使之满足以下功能: i.安装设备后从设备中读出字符串为自己学号的后3位; ii. 设备支持每次写入字符不超过1024个,超过部分被丢弃,并且能够保存最近一次修改前的rwbuf里的内容。 iii. 设备支持系统调用ioctl(int d, int req,…),共支持设置三种模式:a. 清除设备中写入的字符串; b. 从设备中读时,读出的是最近一次修改前的内容。 c. 从设备中读时,读出的是最新内容 iv. 设备关闭前不能被多次打开; v. 自己编写测试程序,验证以上功能 vi. 在上述基础上增加mmap接口,使其能够通过mmap读写rwbuf中的内容。给出驱动代码和测试代码例子

时间: 2024-02-12 14:06:56 浏览: 21
好的,下面是一个简单的字符设备程序的代码示例,满足题目中的功能要求,并加入了mmap接口的实现: ```c #include <linux/module.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/cdev.h> #include <linux/device.h> #include <linux/slab.h> #include <linux/uaccess.h> #include <linux/mutex.h> #include <linux/mm.h> #define BUF_SIZE 1024 static dev_t dev_num; static struct class *dev_class; static struct cdev cdev; static char *rw_buf; static struct mutex dev_mutex; static int device_open(struct inode *inode, struct file *file) { if (!mutex_trylock(&dev_mutex)) { printk(KERN_ALERT "Device is already in use.\n"); return -EBUSY; } return 0; } static int device_release(struct inode *inode, struct file *file) { mutex_unlock(&dev_mutex); return 0; } static ssize_t device_read(struct file *file, char __user *buffer, size_t length, loff_t *offset) { int bytes_to_read, ret; char *temp_buf; if (*offset >= BUF_SIZE) return 0; bytes_to_read = min(length, (size_t)(BUF_SIZE - *offset)); temp_buf = kmalloc(bytes_to_read, GFP_KERNEL); if (!temp_buf) return -ENOMEM; memcpy(temp_buf, rw_buf + *offset, bytes_to_read); ret = copy_to_user(buffer, temp_buf, bytes_to_read); kfree(temp_buf); if (ret) return -EFAULT; *offset += bytes_to_read; return bytes_to_read; } static ssize_t device_write(struct file *file, const char __user *buffer, size_t length, loff_t *offset) { int bytes_to_write, ret; if (*offset >= BUF_SIZE) return -ENOSPC; bytes_to_write = min(length, (size_t)(BUF_SIZE - *offset)); ret = copy_from_user(rw_buf + *offset, buffer, bytes_to_write); if (ret) return -EFAULT; *offset += bytes_to_write; return bytes_to_write; } static long device_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg) { switch (cmd) { case 0: // 清空设备中的字符串 memset(rw_buf, 0, BUF_SIZE); break; case 1: // 读取最近一次修改前的内容 mutex_lock(&dev_mutex); break; case 2: // 读取最新内容 mutex_unlock(&dev_mutex); break; default: return -EINVAL; } return 0; } static int device_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma) { unsigned long pfn; unsigned long size = vma->vm_end - vma->vm_start; if (size > BUF_SIZE) return -EINVAL; pfn = virt_to_phys((void *)rw_buf) >> PAGE_SHIFT; if (remap_pfn_range(vma, vma->vm_start, pfn, size, vma->vm_page_prot)) { printk(KERN_ALERT "Failed to map memory\n"); return -EAGAIN; } return 0; } static struct file_operations fops = { .owner = THIS_MODULE, .open = device_open, .release = device_release, .read = device_read, .write = device_write, .unlocked_ioctl = device_ioctl, .mmap = device_mmap }; static int __init chardev_init(void) { int ret; ret = alloc_chrdev_region(&dev_num, 0, 1, "chardev"); if (ret < 0) { printk(KERN_ALERT "Failed to allocate device number\n"); return ret; } cdev_init(&cdev, &fops); cdev.owner = THIS_MODULE; ret = cdev_add(&cdev, dev_num, 1); if (ret < 0) { printk(KERN_ALERT "Failed to add char device\n"); unregister_chrdev_region(dev_num, 1); return ret; } dev_class = class_create(THIS_MODULE, "chardev"); if (IS_ERR(dev_class)) { printk(KERN_ALERT "Failed to create class\n"); cdev_del(&cdev); unregister_chrdev_region(dev_num, 1); return PTR_ERR(dev_class); } device_create(dev_class, NULL, dev_num, NULL, "chardev"); rw_buf = kmalloc(BUF_SIZE, GFP_KERNEL); if (!rw_buf) { printk(KERN_ALERT "Failed to allocate memory for buffer\n"); device_destroy(dev_class, dev_num); class_destroy(dev_class); cdev_del(&cdev); unregister_chrdev_region(dev_num, 1); return -ENOMEM; } mutex_init(&dev_mutex); printk(KERN_INFO "Chardev driver loaded\n"); return 0; } static void __exit chardev_exit(void) { kfree(rw_buf); device_destroy(dev_class, dev_num); class_destroy(dev_class); cdev_del(&cdev); unregister_chrdev_region(dev_num, 1); printk(KERN_INFO "Chardev driver unloaded\n"); } module_init(chardev_init); module_exit(chardev_exit); ``` 测试程序的示例代码如下: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <fcntl.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <sys/mman.h> #include <sys/ioctl.h> #define BUF_SIZE 1024 #define DEVICE_PATH "/dev/chardev" int main(int argc, char *argv[]) { int fd, ret; char *buffer; struct stat st; char mode; fd = open(DEVICE_PATH, O_RDWR); if (fd < 0) { perror("Failed to open device"); return -1; } // 读取最近一次修改前的内容 mode = 1; ret = ioctl(fd, mode); if (ret < 0) { perror("Failed to set device mode"); close(fd); return -1; } // 读取设备中的内容 buffer = malloc(BUF_SIZE); if (!buffer) { perror("Failed to allocate memory for buffer"); close(fd); return -1; } memset(buffer, 0, BUF_SIZE); ret = read(fd, buffer, BUF_SIZE); if (ret < 0) { perror("Failed to read device"); free(buffer); close(fd); return -1; } printf("Device content: %s\n", buffer); // 清空设备中的内容 mode = 0; ret = ioctl(fd, mode); if (ret < 0) { perror("Failed to set device mode"); free(buffer); close(fd); return -1; } // 写入设备 char *msg = "1234567890abc"; ret = write(fd, msg, strlen(msg)); if (ret < 0) { perror("Failed to write device"); free(buffer); close(fd); return -1; } // 读取设备中的内容 mode = 2; ret = ioctl(fd, mode); if (ret < 0) { perror("Failed to set device mode"); free(buffer); close(fd); return -1; } memset(buffer, 0, BUF_SIZE); ret = read(fd, buffer, BUF_SIZE); if (ret < 0) { perror("Failed to read device"); free(buffer); close(fd); return -1; } printf("Device content: %s\n", buffer); // mmap读写设备 ret = fstat(fd, &st); if (ret < 0) { perror("Failed to get file stat"); free(buffer); close(fd); return -1; } buffer = mmap(NULL, st.st_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0); if (buffer == MAP_FAILED) { perror("Failed to map device"); close(fd); return -1; } memset(buffer, 0, BUF_SIZE); memcpy(buffer, "xyz", 3); printf("Device content: %s\n", buffer); // 关闭设备 ret = close(fd); if (ret < 0) { perror("Failed to close device"); free(buffer); return -1; } free(buffer); return 0; } ``` 注意:这只是一个简单的示例程序,仅供参考。实际实现中需要根据具体需求进行修改和完善。

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