/* Necessary includes for device drivers */ 
#include <linux/init.h> 
#include <linux/config.h> 
#include <linux/module.h> 
#include <linux/kernel.h> /* printk() */ 
#include <linux/slab.h> /* kmalloc() */ 
#include <linux/fs.h> /* everything... */ 
#include <linux/errno.h> /* error codes */ 
#include <linux/types.h> /* size_t */ 
#include <linux/proc_fs.h> 
#include <linux/fcntl.h> /* O_ACCMODE */ 
#include <asm/system.h> /* cli(), *_flags */ 
#include <asm/uaccess.h> /* copy_from/to_user */ 
 
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL"); 
 
/* Declaration of memory.c functions */ 
int memory_open(struct inode *inode, struct file *filp); 
int memory_release(struct inode *inode, struct file *filp); 
ssize_t memory_read(struct file *filp, char *buf, size_t count, loff_t *f_pos); 
ssize_t memory_write(struct file *filp, char *buf, size_t count, loff_t *f_pos); 
void memory_exit(void); 
int memory_init(void); 
 
/* Structure that declares the usual file */ 
/* access functions */ 
struct file_operations memory_fops = { 
  read: memory_read, 
  write: memory_write, 
  open: memory_open, 
  release: memory_release 
}; 
 
/* Declaration of the init and exit functions */ 
module_init(memory_init); 
module_exit(memory_exit); 
 
/* Global variables of the driver */ 
/* Major number */ 
int memory_major = 60; 
/* Buffer to store data */ 
char *memory_buffer; 
int memory_init(void) { 
  int result; 
 
  /* Registering device */ 
  result = register_chrdev(memory_major, "memory", &memory_fops); 
  if (result < 0) { 
    printk( 
      "<1>memory: cannot obtain major number %d\n", memory_major); 
    return result; 
  } 
 
  /* Allocating memory for the buffer */ 
  memory_buffer = kmalloc(1, GFP_KERNEL);  
  if (!memory_buffer) {  
    result = -ENOMEM; 
    goto fail;  
  }  
  memset(memory_buffer, 0, 1); 
 
  printk("<1>Inserting memory module\n");  
  return 0; 
 
  fail:  
    memory_exit();  
    return result; 
} 
void memory_exit(void) { 
  /* Freeing the major number */ 
  unregister_chrdev(memory_major, "memory"); 
 
  /* Freeing buffer memory */ 
  if (memory_buffer) { 
    kfree(memory_buffer); 
  } 
 
  printk("<1>Removing memory module\n"); 
 
} 
int memory_open(struct inode *inode, struct file *filp)  
{ 
 
  /* Success */ 
  return 0; 
} 
int memory_release(struct inode *inode, struct file *filp) { 
  
  /* Success */ 
  return 0; 
} 
 

드라이버의 제거는 memory_exit 함수에서 unregister_chrdev 함수를 호출함으로써 이루어진다. kmalloc()는 커널내부에서 사용하는 메모리 할당함수이며, malloc()로 할당한 함수를 free()로 되돌려줘야 하듯이, 반드시 kfree() 함수를 이용해서 되돌려주어야 한다.

이상에서 우리는 장치를 열기/닫기 위한 함수를 추가적으로 배웠다.

Events	유저 함수	커널 함수
Load module	insmod	module_init()
Open device	fopen()	file_operations:open
Close device
Write device
Read device	fclose()	file_operations:release
Close device
Remove module	rmmod	module_exit()

유저영역의 함수와 다른 점이라면, 유저영역함수는 이미 정의되어 있는 함수를 호출하면 되지만, 커널영역 함수의 경우, 사용자가 직접정의 해줘야 한다는 점일 것이다.

다음은 읽고 쓰기 위한 memory_read함수와 memory_write함수의 정의다.

ssize_t memory_read(struct file *filp, char *buf,  
                    size_t count, loff_t *f_pos) {  
  
  /* Transfering data to user space */  
  copy_to_user(buf,memory_buffer,1); 
 
  /* Changing reading position as best suits */  
  if (*f_pos == 0) {  
    *f_pos+=1;  
    return 1;  
  } else {  
    return 0;  
  } 
} 
 
ssize_t memory_write( struct file *filp, char *buf, 
                      size_t count, loff_t *f_pos) { 
 
  char *tmp; 
 
  tmp=buf+count-1; 
  copy_from_user(memory_buffer,tmp,1); 
  return 1; 
} 
 

컴파일을 한 다음에는 insmod를 통해서 올리고 echo 와 cat을 이용해서 읽고/쓰기 테스트를 할 수 있다.

# insmod memory.ko 
# echo -n abcdef > /dev/memory 
# cat /dev/memory 
 

f가 출력되는걸 확인할 수 있을 것이다.

병렬 포트 드라이버 작성

그럼 실제 사용가능한 디바이스 드라이버를 작성해 보도록 하겠다. 만들 디바이스 드라이버는 parlelport라고 명명할 것이다.

병렬포트는 디지털 정보의 입출력을 위한 일을 하는 컴퓨터 장치로 D-25 connector와 25개의 핀을 제공한다. PC는 장치를 가리키는 첫번째 주소로 0x378을 사용한다. 아래의 그림은 외부 컨텐트핀과 접근하는 주소를 기술하고 있다.

모듈초기화 하기

이전에 다루었던 memory_init 함수를 약간 수정해서 사용하도록 할것이다. 이 초기화 함수는 병렬포트의 메모리 주소인 0x378을 예약한다. 우선 check_region함수를 이용해서, 해당 메모리영역이 사용가능한지를 체크한다. 만약 사용가능하다면 장치를 위한 메모리 영역을 예약하게 된다. check_region 함수는 두개의 인자를 가진다. 첫번째 인자는 메모리영역의 주소이며, 두번째 인자는 메모리 영역의 크기다.

/* Registering port */ 
port = check_region(0x378, 1); 
if (port)  
{  
    printk("<1>parlelport: cannot reserve 0x378\n");  
    result = port;  
    goto fail; 
}  
request_region(0x378, 1, "parlelport"); 
 

모듈 제거하기

드라이버는 제거되기 전에 기존에 사용했던 자원을 커널에 되돌려줘야 한다. 해서 모듈을 초기화 하면서 할당 받았던, 장치 드라이버의 메모리영역을 되돌려주는 일을 하는 코드를 작성해야 한다. 이러한 일은 release_region함수를 이용해서 수행하도록 한다.

if (!port)  
{  
    release_region(0x378,1); 
} 
 

장치로 부터 읽기

장치 드라이버의 가장 중요한 역할은 장치로 부터 읽은 데이터를 유저 영역에 되돌려주는 일이다. inb 함수는 해당 주소로 부터 데이터를 읽고 이를 버퍼에 담아두는 일을 한다.

이벤트	커널 함수
Read data	inb
Write data

장치에 쓰기

장치로 부터 데이터를 읽는 함수를 만들었으니, 이제 장치로 데이터를 쓰는 함수를 만들어야 한다. 이 함수는 유저 영역의 데이터를 읽어서, 장치가 읽을 수 있는 데이터로 변환한 후 쓰는 일을 한다. 함수의 이름은 outb 이며, 두번째 인자로 주어진 주소 영역에, 첫번째 인자로 주어진 데이터를 쓴다.

이벤트	커널 함수
Read data	inb
Write data	outb

완전한 'parlelport' 드라이버

모듈을 초기화 하고, 드라이버로 부터 데이터를 읽고, 드라이버로 데이터를 쓰고, 모듈을 제거하기 위한 코드들에 대해서 알아봤다. 이제 이들 코드를 조합해서 완전하게 작동하는 장치드라이버를 만들어 보도록 하자.