操作系统课程设计报告设计自己的驱动程序

1、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设计时间：2016.01.052016.01.13一、 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

2、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。 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 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

3、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:l 虚拟设备的注册与注销（指在内核的注册与注销）；l 虚拟设备的打开与释放；l 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中2.系统设计2.1模块设计字符设备驱动注销设备释放设备注册设备写操作读操作打开设备2.2数据结构说明字符设备驱动主要应用了三种数

4、据结构：结构：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。file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；inode结构，提供了关于特殊设备文件/dev/myDevice的信息。 各个结构的定义如下：（1）结构：struct pStruct = open:my_open, release:my_rel

5、ease, 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)（

6、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 */ ret = register_chrde

7、v(0, devName, &pStruct); if (ret 0) printk(regist failure!n); return -1; else printk(the device has been registered!n); device_num = ret; printk(the virtual devices major number %d.n, device_num); printk(Or you can see it by usingn); printk(-more /proc/devices-n); printk(To talk to the driver,create

8、 a dev n); printk(-mknod /dev/myDevice c %d 0-n, device_num); printk(Use rmmode to remove the modulen); return 0; /* 注销模块，函数名很特殊 */ void cleanup_module() unregister_chrdev(device_num, devName); printk(unregister it success!n); static int my_open(struct inode *inode, struct file *file) if (mutex) ret

9、urn -EBUSY; mutex = 1;/上锁 printk(main device : %dn, MAJOR(inode-i_rdev); printk(slave device : %dn, MINOR(inode-i_rdev); printk(%d times to call the devicen, +counter); try_module_get(THIS_MODULE); return 0; 2.3算法流程图开 始设备驱动模块加载文件打开函数 读函数写函数Seek文件定位函数文件释放函数设备驱动模块卸载结 束五、 课程设计结果及分析1.系统调试启用root模式，输入密码。命

10、令：su对驱动程序进行编译。 命令：make加载驱动程序并查看。 命令：insmod devDrv.ko lsmod显示主设备号。 命令：cat /proc/devices分配从设备号并查看。 命令：mknod /dev/myDevice c 248 0 ls /dev编译测试程序并执行。 命令gcc test.c o fifo ./fifo六、 总结与进一步改进设想在这次课程设计之前从没有接触过Linux系统，Linux系统这个词作为计算机系的学生都不会陌生，多多少少也知道些它的历史，知道它是开放的免费的操作系统，支持开源软件的开发，但是，Linux系统到底是怎样的一个系统，甚至对它的界面都

11、从未见过。这次课程设计使我接触并了解了Linux系统，见识了它的界面以及种种与Windows系统不同之处，增长了见识。驱动相较于Linux系统是更加熟悉的一个名词，每次重装系统都要安装各种各样的驱动，不然计算机就不能正常运行，各个硬件就不能发挥作用，通过这次课程设计，对Linux系统的驱动有了比较深入的认识。这次课程设计使我反省很多，无论Linux还是驱动程序都是挂在嘴边的东西，但是对于这些自己并没有进行过深入的了解，导致这次课程设计一切都要从头开始，进行的并不顺利，以后对于一些经常提起，在将来有可能用的到的东西要未雨绸缪，先做了解，将来的时候才能轻松应对，事半功倍。七、 答辩（或汇报）记录1

12、.主设备号是自动的还是手动的？答：由于许多主设备号已经静态地分配给了公用设备，Linux提供了动态分配机制以获取空闲的主设备号。为了简单起见，仍然使用静态分配的主设备号。2.怎么控制读和写的信号量？答：互斥。static int mutex = 0;/互斥用 在写的时候不能读，在读的时候不能写。3.如果要手动分配设备号该怎么分配？答：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 。八、 参考文献1.操作系统教程Linux实例分析 孟庆昌编著2.精通Linux设备驱

13、动程序开发Sreekrishan Venkateswaran著成 绩： 教师签名： 年 月 日农业财政资金项目申报标准文本资金类别（下拉选择）项目名称浏阳市镇头镇化奇生猪专业合作社扩建项目项目单位 浏阳市镇头镇化奇生猪专业合作社 项目申报部门 浏 阳 市 农 办 项目申报文号 湘农办200838号 项目申报日期 2008年6月18日 一、项目基本信息1项目名称浏阳市镇头镇化奇生猪专业合作社扩建项目2资金类别财政专项3项目属性新建 扩建 改建4总投资300万元其中：申请财政补助40万元1）中央财政2）省级财政40万元3）市地财政4）县及县以下财政5项目单位名称：浏阳市镇头镇化奇生猪专业合作社地址

14、：湖南省浏阳市镇头镇镇株路开发区法人代表：陶建雄法人代表电话：开户银行：中国农业银行浏阳市支行镇头营业所银行账号：18-432二、项目可行性研究报告摘要 1、项目与项目单位概况1项目基本情况：立项背景：我镇地处浏阳西部，是浏阳种养殖大镇，养殖业占农业总产值的50%以上，年出栏生猪12万头，养殖基础较好。近年来，随着肉价上涨，养殖业越来越发达，越来越兴旺。但农户增收的效果不明显，究其原因，一是模式单一，没有形成产业化。现在还是靠农户散养为主，无法形成规模，也就无法形成产业化。二是养殖生猪品种单一，技术老化。现在生猪养殖的效益产生品种是关键，因散户居多，无法引进好的优良品种，养殖技术还是几十年来一

15、直延续下来的，没有更新也无突破。三是缺乏中间组织，市场抗风险力差。我镇生猪销售还是停留在“等、靠”模式，缺乏一个专业的中间组织，来组织市场的销售，了解市场行情，有效规避市场的风险。当前针对农村散养带来环境恶化，及农业产业结构调整的大好形势，农业生产建设将围绕农业增效、农民增收，按“产业化发展，区域化生产，规模化养殖，科学化管理”的市场发展为指导思想，重点抓好养殖业的产前、产中、产后服务。本项目正是从这一点出发建设的。建设目标：建设一个较大规模的饲料厂，一个大型的种猪养殖场，一个养殖小区，一个成猪出口输出网点。2项目单位情况：近两年财务状况：化奇生猪专业合作社成立于2006年10月，由50户农户

16、自愿联合，其资本金为200万元，无负债。2007年发展新社员48户，销售总额9982万元，创利润81.2万元，其资本金增至300万元，无负债。技术条件：化奇生猪合作社成立之初就是以技术为基础的指导思想，借助现代先进的养殖技术达到增产增收的目标。一是聘请冯伏林高级畜牧工程师担任合作社的长年技术顾问。二是以湖南农业大学为后盾，聘请农大教授不定期的进行现场授课。三是与镇畜牧站联合长年对化奇合作社成员单位进行生猪检疫、防疫的技术指导工作。管理方式：浏阳市镇头镇化奇生猪专业合作社，是由生猪生产销售大户陶建雄牵头，依托本地区养殖优势，按照“民办、民管、民受益”及“加入自愿、退出自由、民主管理、自我发展”的

17、原则而成立的，以“龙头企业+合作社+农户”的模式经营。目前，合作社已成为本地域经济发展的主力军，合作社按照股份合作形式建立健全了内部管理制度。为增加本地农民收入，发展本地经济，作出了很大贡献。 2、投资必要性分析1、养殖一直是我镇的强项，也是农民增产，农业增效的主要途径。近年来，随着肉价的不断攀升，国家加大了生猪养殖的扶持力度，仅2007年就对我镇规模户发放扶持资金达50万元。2、随着社会市场化进程，现阶段的散户养殖无法构成畅通的市场网络，散户必须经中间商对外销售，严重影响了农民的增收，市场抗风险能力增加。3、我镇历来是个农业大镇，养猪在江西、湖南、湖北、广东等都小有名气，年出栏生猪达12万头

18、以上，是有名的生猪养殖基地。4、化奇合作社成立以来，一直以销售、养殖和技术服务为主，实现富民、惠民。仅去年销售总额达9982万元，取得较好的经济效益和社会效益，为农民增收提供保证。 3、市场分析化奇合作社养殖场现有存栏商品猪5000多头，能繁母猪500多头。项目建成后，可饲养能繁母猪1000多头，常年存栏10000头左右，年出栏商品猪24000头。带动周边700余户农户规模养殖生猪。合作社采取“统一采购猪仔、统一技术服务、统一投放饲料、回收肥猪、统一销售”的模式运行，减少了社员的生产成本，实现农业增效，农民增收。同时，提高产品的市场竞争力，有效抵御了市场风险。 4、生产建设条件分析 我镇位于浏

19、阳西区，是浏阳的中心镇之一，距株洲、长沙、浏阳仅30余公里，地处三市交界处，交通十分便利。地貌属丘陵地带，辖区内有小二型水库8座，全部完成了农电改造，完成水泥路面硬化400公里，基本上实现了组组通公路。全镇80%以上农户装有有线电话，手机使用率占全镇人口的60%。 5、建设方案化奇合作社以转变养殖观念、调整养殖模式为宗旨，做大做强我镇的养殖业。以“龙头企业+合作社+农户”的建设模式，逐步扩大到建立标准化、规模化、科学化的养殖小区。2007年年底前已完成了“龙头企业+合作社+农户”的模式的建设。现阶段主要筹建较大规模的饲料厂和标准化养殖小区，建设内容为：后备猪舍、怀孕舍、产仔哺乳舍、保育舍、育肥

20、舍；沼气池、化粪池等配套设施；有机肥料生产设施；污水处理设施；饲料生产厂房、仓库及配套设备；办公楼。技术方案：1、 占地面积300多亩，总建筑面积5428平方米。2、建筑布局：按夏季主导风向由上向下依次为办公区辅助生产区、仓库配种怀孕区产仔区保育区育成育肥区出猪斜台依次排列。区区间隔100米以上，病猪隔离区距其它区200米以上。3、建筑参数：猪舍建筑采用钢架卷帘形式，配种、妊娠、分娩、哺乳双向式排列，跨度9米，保育、育肥猪舍单向排列，跨度均为12米，檐高4.2米，屋面设隔热层。 6、财政补助资金支持环节1、社员的技术资料；2、社员的培训费用；3、养殖小区和饲料厂的建设费用；4、养殖小区和饲料厂

21、的设备购置费用；二、项目可行性研究报告摘要单位：万元 7、投资估算与资金筹措项目资金来源金额一、申请财政补助40万元1中央财政2省级财政40万元3市级财政4县及县以下财政二、项目单位投入260万元三、银行贷款四、其他投入合计300万元投资构成金额其中财政补助1、社员技术服务体系建设（教学设备）学设备50万元10万元2、社员的技术资料；40万元6万元3、社员培训经费；20万元4万元4、配套设备。190万元20万元合计300万元40万元 二、项目可行性研究报告摘要 8、主要财务指标销售收入 所有项目建成投产后，年销售收入可增至18000万元，年出栏商品猪增至20000头。销售利润经预算，可新增收793万元税金年创税收48万元投资利润率按新增总投资300万元计算，投资利润为16% 9、社会效益分析示范带动作用化奇合作社所有项目实施后，每年总计培训养殖技术2000人次，可为农村提供800多个就业机会，带动养殖规模户200家。促进农民增收项目实施后，社员养殖1头商品猪可缩短养殖期18天，直接销售纯利增加5%。公共服务覆盖范围该项目位于湖南省浏阳市镇头镇，可发展带动本镇范围内的养殖规模户的扩张，以及周边乡镇如枨冲、普迹、葛家、官桥、柏加、太平桥、株洲、五美、江背等8个乡镇