網上有很多關于pos機電腦驅動,我在ARM板上寫的第一個驅動程序的知識，也有很多人為大家解答關于pos機電腦驅動的問題，今天pos機之家(www.dprolou.com)為大家整理了關于這方面的知識，讓我們一起來看下吧!
本文目錄一覽：
1、pos機電腦驅動
pos機電腦驅動
摘要：搞嵌入式有兩個方向，一個是嵌入式軟件開發(fā)(MCU方向)，另一個是嵌入式軟件開發(fā)(linux方向)。其中MCU方向基本是裸機開發(fā)和RTOS開發(fā)。而Linux開發(fā)方向又分為驅動開發(fā)和應用開發(fā)。其中應用開發(fā)相比于驅動開發(fā)來說簡單一些，因為搞驅動你要和Linux內核打交道。而我們普通的單片機開發(fā)就是應用開發(fā)，和Linux開發(fā)沒多大區(qū)別，單片機你去調別人寫好的庫，Linux應用你也是調別人的驅動程序。
很多人學習的路線是：單片機到RTOS，再到Linux，這個路線其實是非常好，循序漸進。因為你學了單片機，所以你對RTOS的學習會很容易理解，單片機+RTOS在市面上也可以找到一個很好的工作。因為你學了RTOS，你會發(fā)現Linux驅動開發(fā)其實和RT-Thread的驅動程序非常像，其實RT-Thread驅動大概率可能是仿Linux驅動而寫的。所以如果你現在在學RT-Thread，那么你后面去搞Linux驅動也是非常容易上手。
當然做驅動去之前你還是要學習一下ubuntu操作系統(tǒng)、ARM裸機和linux系統(tǒng)移植，其目的就是為學習嵌入式linux驅動開發(fā)做準備。
話不多說先來一個hello驅動程序。
在Linux中，驅動分為三大類：
字符設備驅動字符設備驅動是占用篇幅最大的一類驅動，因為字符設備最多，從最簡單的點燈到 I2C、SPI、音頻等都屬于字符設備驅動的類型。塊設備驅動塊設備和網絡設備驅動要比字符設備驅動復雜，就是因為其復雜所以半導體廠商一般都給我們編寫好了，大多數情況下都是直接可以使用的。所謂的塊設備驅動就是存儲器設備的驅動，比如 EMMC、NAND、SD 卡和 U 盤等存儲設備，因為這些存儲設備的特點是以存儲塊為基礎，因此叫做塊設備。網絡設備驅動網絡設備驅動很好理解，不管是有線的還是無線的，都屬于網絡設備驅動的范疇。一個設備可以屬于多種設備驅動類型，比如 USB WIFI，其使用 USB 接口，所以屬于字符設備，但是其又能上網，所以也屬于網絡設備驅動。我使用的Linux內核版本為 4.1.15，其支持設備樹Device tree。開發(fā)板是正點原子送的Linux-MINI板，你用其他家的板子也是一樣的，沒有任何影響。
一、字符設備驅動簡介字符設備是Linux驅動中最基本的一類設備驅動，字符設備就是一個一個字節(jié)，按照字節(jié)流進行讀寫操作的設備，讀寫數據是分先后順序的。比如我們最常見的點燈、按鍵、IIC、SPI，LCD 等等都是字符設備，這些設備的驅動就叫做字符設備驅動。
那么在Linux下的應用程序是如何調用驅動程序的呢？Linux 應用程序對驅動程序的調用如圖所示：
Linux應用程序對驅動程序的調用流程
在Linux 中一切皆為文件，驅動加載成功以后會在/dev目錄下生成一個相應的文件，應用程序通過對這個名為/dev/xxx(xxx是具體的驅動文件名字)的文件進行相應的操作即可實現對硬件的操作。
寫驅動的人必須要懂linux內核，因為驅動程序就是根據內核的函數去寫的，寫應用的人不需要懂linux內核，只需要熟悉驅動函數就可以了。
比如現在有個叫做/dev/led的驅動文件，是led燈的驅動文件。應用程序使用open函數來打開文件/dev/led，使用完成以后使用close函數關閉/dev/led 這個文件。open和 close 就是打開和關閉led驅動的函數，如果要點亮或關閉led，那么就使用write 函數來操作，也就是向此驅動寫入數據，這個數據就是要關閉還是要打開led的控制參數。如果要獲取led 燈的狀態(tài)，就用 read 函數從驅動中讀取相應的狀態(tài)。
應用程序運行在用戶空間，而Linux 驅動屬于內核的一部分，因此驅動運行于內核空間。當我們在用戶空間想要實現對內核的操作，比如使用open函數打開/dev/led這個驅動，因為用戶空間不能直接對內核進行操作，因此必須使用一個叫做“系統(tǒng)調用”的方法來實現從用戶空間“陷入”到內核空間，這樣才能實現對底層驅動的操作。
open、close、write 和read等這些函數是由C庫提供的，在Linux系統(tǒng)中，系統(tǒng)調用作為C庫的一部分。當我們調用 open 函數的時候流程如圖所示：
open函數調用流程
其中關于C庫以及如何通過系統(tǒng)調用“陷入”到內核空間這個我們不用去管，我們關注的是應用程序和具體的驅動，應用程序使用到的函數在具體驅動程序中都有與之對應的函數，比如應用程序中調用了open這個函數，那么在驅動程序中也得有一個名為open的函數。每一個系統(tǒng)調用，在驅動中都有與之對應的一個驅動函數。
在Linux內核文件include/linux/fs.h中有個叫做file_operations的結構體，此結構體就是Linux內核驅動操作函數集合，我們可以將linux內核文件下載下來，然后用source insight打開看看。內容如下所示：
點擊此處下載linux內核源碼
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Linux內核
struct file_operations {struct module *owner;loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);ssize_t (*read_iter) (struct kiocb *, struct iov_iter *);ssize_t (*write_iter) (struct kiocb *, struct iov_iter *);int (*iterate) (struct file *, struct dir_context *);unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);long (*compat_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);int (*mremap)(struct file *, struct vm_area_struct *);int (*open) (struct inode *, struct file *);int (*flush) (struct file *, fl_owner_t id);int (*release) (struct inode *, struct file *);int (*fsync) (struct file *, loff_t, loff_t, int datasync);int (*aio_fsync) (struct kiocb *, int datasync);int (*fasync) (int, struct file *, int);int (*lock) (struct file *, int, struct file_lock *);ssize_t (*sendpage) (struct file *, struct page *, int, size_t, loff_t *, int);unsigned long (*get_unmapped_area)(struct file *, unsigned long, unsigned long, unsigned long, unsigned long);int (*check_flags)(int);int (*flock) (struct file *, int, struct file_lock *);ssize_t (*splice_write)(struct pipe_inode_info *, struct file *, loff_t *, size_t, unsigned int);ssize_t (*splice_read)(struct file *, loff_t *, struct pipe_inode_info *, size_t, unsigned int);int (*setlease)(struct file *, long, struct file_lock **, void **);long (*fallocate)(struct file *file, int mode, loff_t offset,loff_t len);void (*show_fdinfo)(struct seq_file *m, struct file *f);#ifndef CONFIG_MMUunsigned (*mmap_capabilities)(struct file *);#endif};
第 1589 行，owner 擁有該結構體的模塊的指針，一般設置為THIS_MODULE。第 1590 行，llseek函數用于修改文件當前的讀寫位置。第 1591 行，read函數用于讀取設備文件。第 1592 行，write函數用于向設備文件寫入(發(fā)送)數據。第 1596 行，poll是個輪詢函數，用于查詢設備是否可以進行非阻塞的讀寫。第 1597 行，unlocked_ioctl函數提供對于設備的控制功能，與應用程序中的ioctl函數對應。第 1598 行，compat_ioctl函數與unlocked_ioctl函數功能一樣，區(qū)別在于在64位系統(tǒng)上，32位的應用程序調用將會使用此函數。在32位的系統(tǒng)上運行32位的應用程序調用的是unlocked_ioctl。第 1599 行，mmap函數用于將將設備的內存映射到進程空間中(也就是用戶空間)，一般幀緩沖設備會使用此函數，比如LCD驅動的顯存，將幀緩沖(LCD 顯存)映射到用戶空間中以后應用程序就可以直接操作顯存了，這樣就不用在用戶空間和內核空間之間來回復制。第 1601 行，open 函數用于打開設備文件。第 1603 行，release 函數用于釋放(關閉)設備文件，與應用程序中的 close 函數對應。第 1604 行，fasync 函數用于刷新待處理的數據，用于將緩沖區(qū)中的數據刷新到磁盤中。第 1605 行，aio_fsync函數與 fasync 函數的功能類似，只是aio_fsync是異步刷新待處理的數據。二、字符設備驅動開發(fā)學習裸機或者STM32的時候關于驅動的開發(fā)就是初始化相應的外設寄存器，在Linux驅動開發(fā)中肯定也是要初始化相應的外設寄存器，這個是毫無疑問的。只是在Linux驅動開發(fā)中我們需要按照其規(guī)定的框架來編寫驅動，所以說學Linux驅動開發(fā)重點是學習其驅動框架。
2.1 APP打開的文件在內核中如何表示APP使用open函數打開文件時，可以得到一個整數，這個整數被稱為文件句柄。對于APP的每一個文件句柄，在內核里面都有一個struct file與之對應。
struct file
我們使用open打開文件時，傳入的 flags、mode等參數會被記錄在內核中對應的struct file結構體里(f_flags、f_mode)：
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
去讀寫文件時，文件的當前偏移地址也會保存在struct file結構體的f_pos成員里。
open->struct file
打開字符設備節(jié)點時，內核中也有對應的struct file注意這個結構體中的結構體：struct file_operations *f_op，這是由驅動程序提供的。
驅動程序的 struct file
驅動程序的 open/read/write
結構體struct file_operations的定義如下，上面也講過了。
2.2 編寫驅動程序的步驟1、確定主設備號，也可以讓內核分配。2、定義自己的file_operations結構體。3、實現對應的drv_open/drv_read/drv_write等函數，填入file_operations結構體。4、把file_operations結構體告訴內核：register_chrdev。5、誰來注冊驅動程序?。康糜幸粋€入口函數：安裝驅動程序時，就會去調用這個入口函數。6、有入口函數就應該有出口函數：卸載驅動程序時，出口函數調用unregister_chrdev。7、其他完善：提供設備信息，自動創(chuàng)建設備節(jié)點：class_create，device_create。2.3 試驗程序編寫應用程序調用open函數打開hello_drv這個設備，打開以后可以使用write 函數向hello_drv的寫緩沖區(qū)writebuf中寫入數據(不超過 100 個字節(jié))，也可以使用read函數讀取讀緩沖區(qū)readbuf中的數據操作，操作完成以后應用程序使用close函數關閉chrdevbase設備。
hello_drv.c#include <linux/module.h>#include <linux/fs.h>#include <linux/errno.h>#include <linux/miscdevice.h>#include <linux/KERNEL.h>#include <linux/major.h>#include <linux/mutex.h>#include <linux/proc_fs.h>#include <linux/seq_file.h>#include <linux/stat.h>#include <linux/init.h>#include <linux/device.h>#include <linux/tty.h>#include <linux/kmod.h>#include <linux/gfp.h>/* 1. 確定主設備號*/static int major = 200;static char kernel_buf[1024];static struct class *hello_class;#define MIN(a, b) (a < b ? a : b)/* 3. 實現對應的open/read/write等函數，填入file_operations結構體 */static ssize_t hello_drv_read (struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset){ int err; printk("%s %s line %d\", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); err = copy_to_user(buf, kernel_buf, MIN(1024, size)); return MIN(1024, size);}static ssize_t hello_drv_write (struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *offset){ int err; printk("%s %s line %d\", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); err = copy_from_user(kernel_buf, buf, MIN(1024, size)); return MIN(1024, size);}static int hello_drv_open (struct inode *node, struct file *file){ printk("%s %s line %d\", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); return 0;}static int hello_drv_close (struct inode *node, struct file *file){ printk("%s %s line %d\", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); return 0;}/* 2. 定義自己的file_operations結構體*/static struct file_operations hello_drv = { .owner = THIS_MODULE, .open = hello_drv_open, .read = hello_drv_read, .write = hello_drv_write, .release = hello_drv_close,};/* 4. 把file_operations結構體告訴內核：注冊驅動程序 *//* 5. 誰來注冊驅動程序啊？得有一個入口函數：安裝驅動程序時，就會去調用這個入口函數 */static int __init hello_init(void){ int retvalue; printk("%s %s line %d\", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); retvalue = register_chrdev(major, "hello_drv", &hello_drv); /* /dev/hello */ if(retvalue < 0){ printk("chrdevbase driver register failed\\"); } printk("chrdevbase init!\\"); return 0;}/* 6. 有入口函數就應該有出口函數：卸載驅動程序時，就會去調用這個出口函數*/static void __exit hello_exit(void){ printk("%s %s line %d\", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); unregister_chrdev(major, "hello_drv");}/* 7. 其他完善：提供設備信息，自動創(chuàng)建設備節(jié)點 */module_init(hello_init);module_exit(hello_exit);MODULE_LICENSE("GPL");MODULE_AUTHOR("zhiguoxin");2.4 測試程序編寫
驅動編寫好以后是需要測試的，一般編寫一個簡單的測試APP，測試APP運行在用戶空間。測試APP很簡單通過輸入相應的指令來對hello_drv設備執(zhí)行讀或者寫操作。
hello_drv_test.c#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <unistd.h>#include <stdio.h>#include <string.h>/*app測試./hello_drv_test -w www.zhiguoxin.cn./hello_drv_test -r*/int main(int argc, char **argv){ int fd; char buf[1024]; int len; /* 1. 判斷參數 */ if (argc < 2) { printf("Usage: %s -w <string>\", argv[0]); printf(" %s -r\", argv[0]); return -1; } /* 2. 打開文件 */ fd = open("/dev/hello", O_RDWR); if (fd == -1) { printf("can not open file /dev/hello\"); return -1; } /* 3. 寫文件或讀文件 */ if ((0 == strcmp(argv[1], "-w")) && (argc == 3)) { len = strlen(argv[2]) + 1; len = len < 1024 ? len : 1024; write(fd, argv[2], len); } else { len = read(fd, buf, 1024); buf[1023] = '\\0'; printf("APP read : %s\", buf); } close(fd); return 0;}
這里的代碼很簡單就不用再說了，這是linux應用開發(fā)的知識。
2.5 編寫MakefileKERNELDIR := /home/zhiguoxin/linux/IMX6ULL/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientekCURRENT_PATH := $(shell pwd)obj-m := hello_drv.obuild: kernel_moduleskernel_modules: $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules $(CROSS_COMPILE)arm-linux-gnueabihf-gcc -o hello_drv_test hello_drv_test.c clean: $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean第1行，KERNELDIR表示開發(fā)板所使用的Linux內核源碼目錄，使用絕對路徑，大家根據自己的實際情況填寫。第2行，CURRENT_PATH表示當前路徑，直接通過運行pwd命令來獲取當前所處路徑。第3行，obj-m表示將hello_drv.c這個文件編譯為hello_drv.ko模塊。第8行，具體的編譯命令，后面的modules表示編譯模塊，-C表示將當前的工作目錄切換到指定目錄中，也就是KERNERLDIR目錄。M表示模塊源碼目錄，make modules命令中加入M=dir以后程序會自動到指定的 dir 目錄中讀取模塊的源碼并將其編譯為.ko 文件。第9行，使用交叉編譯工具鏈將hello_drv_test.c編譯成可以在arm板子上運行的hello_drv_test可執(zhí)行文件。
Makefile 編寫好以后輸入make命令編譯驅動模塊，編譯過程如圖所示
有時候你可能遇到下面的錯誤
這個錯誤的原因是ubuntu中的linux源碼沒有編譯導致的，使用下面的命令將源碼編譯一遍就好了。
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distcleanmake ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- imx_v7_defconfigmake ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- all -j16
編譯成功以后就會生成一個叫做hello_drv.ko的文件，此文件就是hello_drv設備的驅動模塊。至此，hello_drv設備的驅動就編譯成功。
2.6 運行測試2.6.1 上傳程序到開發(fā)板執(zhí)行開發(fā)板啟動后通過NFS掛載Ubuntu目錄的方式，將相應的文件拷貝到開發(fā)板上。簡單來說，就是通過NFS在開發(fā)板上通過網絡直接訪問ubuntu虛擬機上的文件，并且就相當于自己本地的文件一樣。
因為我的代碼都放在/home/zhiguoxin/myproject/alientek_drv_development_source這個目錄下，所以我們將這個目錄作為NFS共享文件夾。
Ubuntu IP為192.168.10.100，一般都是掛載在開發(fā)板的mnt目錄下，這個目錄是專門用來給我們作為臨時掛載的目錄。
文件系統(tǒng)目錄簡介
然后使用MobaXterm軟件通過SSH訪問開發(fā)板。
ubuntu ip:192.168.10.100windows ip:192.168.10.200開發(fā)板ip:192.168.10.50
在開發(fā)板上執(zhí)行以下命令就可以實現掛載了：
mount -t nfs -o nolock,vers=3 192.168.10.100:/home/zhiguoxin/myproject/alientek_drv_development_source /mnt
就將ARM板的mnt目錄掛載在ubuntu的/home/zhiguoxin/myproject/alientek_drv_development_source目錄下了。這樣我們就可以在Ubuntu下修改文件，然后可以直接在開發(fā)板上執(zhí)行可執(zhí)行文件了。當然我這里的/home/zhiguoxin/myproject/和windows之間是一個共享目錄，我也可以直接在windows上面修改文件，然后ubuntu和開發(fā)板直接進行文件同步了。
2.6.2 加載驅動模塊驅動模塊hello_drv.ko和hello_drv_test可執(zhí)行文件都已經準備好了，接下來就是運行測試。這里我是用掛載的方式將服務端的項目文件夾掛載到arm板的mnt目錄，進入到/mnt/01_hello_drv目錄輸入如下命令加載hello_drv.ko驅動文件：
insmod hello_drv.ko
如果模塊加載成功，不會有任何提示，如果失敗會有提示，可能會出錯的是你的模塊版本和你的arm板內版本不一致。
輸入lsmod命令即可查看當前系統(tǒng)中存在的模塊
lsmod
當前系統(tǒng)只有hello_drv這一個模塊。輸入如下命令查看當前系統(tǒng)中有沒有hello_drv這個設備：
cat /proc/devices
可以看出，當前系統(tǒng)存在hello_drv這個設備，主設備號為200，跟我們設置的主設備號一致。
2.7 創(chuàng)建設備節(jié)點文件驅動加載成功需要在/dev目錄下創(chuàng)建一個與之對應的設備節(jié)點文件，應用程序就是通過操作這個設備節(jié)點文件來完成對具體設備的操作。輸入如下命令創(chuàng)建/dev/hello_drv這個設備節(jié)點文件：
mknod /dev/hello_drv c 200 0
其中mknod是創(chuàng)建節(jié)點命令，/dev/hello_drv 是要創(chuàng)建的節(jié)點文件，c表示這是個字符設備，200是設備的主設備號，0是設備的次設備號。創(chuàng)建完成以后就會存在/dev/hello_drv 這個文件，可以使用ls /dev/chrdevbase -l命令查看
ls /dev/hello_drv -l
如果hello_drv_test想要讀寫hello_drv設備，直接對/dev/hello_drv進行讀寫操作即可。相當于/dev/hello_drv這個文件是hello_drv設備在用戶空間中的實現。Linux下一切皆文件，包括設備也是文件，現在大家應該是有這個概念了吧？
2.8 hello_drv設備操作測試一切準備就緒。使用hello_drv_test軟件操作hello_drv這個設備，看看讀寫是否正常，首先進行寫操作，將字符串輸入www.zhiguoxin.cn寫入到內核中
./hello_drv_test -w www.zhiguoxin.cn
然后再從內核中將剛寫入的字符串讀出來
./hello_drv_test -r
可以看到讀寫正常，說明我們編寫的hello_drv驅動是沒有問題的。
2.9 卸載驅動模塊如果不再使用某個設備的話可以將其驅動卸載掉，比如輸入如下命令卸載掉 hello_drv這個設備：
rmmod hello_drv.ko
卸載以后使用lsmod命令查看hello_drv這個模塊還存不存在：
可以看出，此時系統(tǒng)已經沒有任何模塊了，hello_drv這個模塊也不存在了，說明模塊卸載成功。而且系統(tǒng)中也沒有了hello_drv這個設備。
至此，hello_drv這個設備的整個驅動就驗證完成了，驅動工作正常。以后的字符設備驅動實驗基本都可以此為模板進行編寫。
總結上面就是Linux中的字符驅動，可能初學者看起來還有點難，這里我并沒有講解代碼，因為沒有什么好講的，就是我前面在單片機開發(fā)中的常說的面向對象編程和指針函數的實際運用，所以做嵌入式還是要把C語言的基礎打牢，尤其是結構體、指針和鏈表，如果這三個你能很好的理解那么Linux驅動編程就非常容易，因為驅動開發(fā)就=軟件架構+硬件操作。而軟件架構就需要你要非常熟悉C語言，硬件操作就是你單片機的那幾個寄存器操作。當然如果你學了RT-Thread那么學習Linux驅動也是非常容易的，因為RT-Thread是內核+驅動，而FreeRTOS僅僅只是一個內核而已。
原文鏈接：https://mp.weixin.qq.com/s/4J5NGBo3GjLSIFbxIklCUw
轉載自：果果小師弟
原文鏈接：我在ARM板上寫的第一個驅動程序
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以上就是關于pos機電腦驅動,我在ARM板上寫的第一個驅動程序的知識，后面我們會繼續(xù)為大家整理關于pos機電腦驅動的知識，希望能夠幫助到大家！
