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最近學院里的nfc老師要我們做個設備驅動，之前從沒接手過這個東西，加上老師給的材料錯誤也是一大堆，搞了差不多一個星期才搞出來。特此寫一個博客，以免后來人和我一樣跳坑。
總體考慮
要去寫設備驅動程序，說白了就三大步驟：下載內核源碼構建內核源碼樹（也就是下載你的目的內核源碼包並解壓就行了）、編譯內核（這樣才能讓操作系統感知自己寫的驅動程序）、寫代碼（編寫內核程序並編譯測試）。這三步哪一步都很艱難。
我是在自己筆記本上用虛擬機VMware裝的ubuntu操作系統，相比於裝雙系統有一大缺點和一大優點，優點是將編譯好的新內核裝入操作系統時不用擔心系統崩潰，缺點是裝虛擬機的時候沒考慮周全，搞得虛擬機的硬盤太小了，估計容量不夠用。
那么綜合考慮之后，對於我來說是四大步驟：1、給虛擬機擴容；2、下載內核源碼構建內核源碼樹；3、編譯內核；4、寫代碼。
下面來一一介紹:
1、虛擬機擴容
（1）虛擬機邏輯擴盤。僅僅在這一步擴盤是完全不夠的！還要在虛擬機內部設置掛載，不然的話虛擬機無法感知到你擴展的硬盤。這相當於你給一台實際的台式電腦加了一塊新硬盤后，還要在操作系統內進行設置。我在這里是擴成80GB。
（2）在終端使用命令
sudo apt-get install Gparted
下載Gparted部件。
（3）打開Gparted：
（4）打開Gparted應用，你可以看到已分配分區狀況和新增未分配的分區 ：
（5）然后依次刪除/dev/sda5和/dev/sda2，刪除后，就會剩下/dev/sda1（14GB）和未分配的（15GB），不然的話你怎么都無法將unallocated部分掛載。
（6）接下來重新調整/dev/sda1的大小，我這里調整為75529MiB（73.76GB），然后剩下6.24GB作為linux_swap，重新將未分配的6.24GB格式化，先new出一個extended的分區，然后再在這個extended的分區里new一個邏輯分區，並且file system選擇為linux-swap，最后選擇綠色的鈎鈎，完成保存。最后執行完后，如下圖所示：
（7）這樣我就把虛擬機的硬盤擴成了80GB，編譯內核源碼絕對是綽綽有余的了。
（注：本小節參考了博客：http://blog.csdn.net/Timsley/article/details/50742755）
2、構建內核源碼樹
（1）我的虛擬機的操作系統是ubuntu16.04。我是在這里下載的源碼包：https://www.kernel.org/pub/linux/kernel/v4.x/，我下載的源碼包是linux-4.10.14.tar.xz
附：大家千萬不要在非www.kernel.org開頭的網站上隨意下載內核源碼！
（2）下載完之后解壓即可：
3、編譯內核
（1）安裝基本的工具軟件。
逐次在終端執行以下四條命令：
sudo apt-get install libncurses5-dev libssl-dev sudo apt-get install build-essential openssl sudo apt-get install zlibc minizip sudo apt-get install libidn11-dev libidn11
（2）在終端進入你的解壓的內核源碼的目錄，比如我內核源碼解壓后在home/expr/expr4/linux-4.10.14，那么進入終端后就是：
（3）依次執行以下三條命令：
sudo make mrproper
sudo make clean
sudo make menuconfig
其中mrproper為清除編譯過程中產生的所有中間文件，clean為清除上一次產生的編譯中間文件,在menuconfig中出現選擇的圖形化界面后，直接按右方向鍵選擇到exit退出，退出提示中選擇保存，實現內核的默認配置。
（4）執行命令：
sudo make –j8
因為我的筆記本cpu是i7四核八線程，所以我直接用8個線程並行編譯，這樣編譯速度就是普通的make命令的8倍。最近雙一流建設學校發了財換了一大批新電腦，所以在我學校的高性能計算實驗室編譯內核，因為處理器是新買的intel core i7 6700k，8線程編譯的話20分鍾就搞定了，普通筆記本應該要1～2小時。
下面放一波編譯的時候截的圖：
正在編譯內核
編譯的時候監測筆記本狀態，怕內存泄漏
（5）依次執行命令：
sudo make modules_install //安裝內核模塊
sudo make install //安裝內核
下面放一波編譯的時候截的圖：
正在執行sudo make modules_install
正在執行sudo make modules_install
正在執行sudo make install
新內核成功嵌入操作系統
（6）重新啟動系統，如果是虛擬機的話記得重啟進入BIOS界面之前一定要點擊鼠標進入虛擬機的界面實現鍵盤捕獲。在重啟開機界面按住shift鍵不放手，選擇高級選項，進入內核選擇加載界面，選擇自己編譯的內核的正常模式：
進入內核選擇模式，選擇自己編譯的內核：
（7）至此，工作完成了50%。隨着操作系統的啟動，我新編譯的內核也正式誕生了！
（注：本小節參考了博客：http://blog.csdn.net/Xiaobai__Lee/article/details/72048829）
4、寫自己的設備驅動程序
（1）寫在前面：
在編程的時候，不要輕易復制任何網站的代碼，99.99%都是跑不通的。Makefile文件尤其不要隨便在網上下載，因為這個東西對格式要求非常高，新手隨便在網上下的Makefile文件也是99.99%都是跑不通。要跑通，有兩個關鍵：1、認真分析每一條源代碼；2、有問題，多去搜一下看看。
（2）我在ubuntu下編寫的代碼如下：
源代碼材料包托管在github上：https://wnm1503303791.github.io/interesting-work/blog/code.zip
有需要的朋友自取 
（3）要在內核態下編譯我們寫好的設備驅動程序源碼，必須使用Makefile文件。
Makefile文件內容截圖，每個關鍵字都出現彩色的時候說明基本上沒寫錯
（4）在終端下進入設備驅動程序源碼所在的文件夾，例如，我的源碼放在home/expr/expr4/expr4/code/，那么就是這樣：
（5）輸入make命令，之后在文件夾下直接生成.ko文件：
（6）繼續在終端下輸入命令：sudo insmod globalmem.ko將剛剛生成的globalmem.ko文件加載進入內核。
（7）用命令lsmod查看是否加載成功，如果成功就是這樣：
可以看到第一個module就是我剛剛生成的globalmem。
（8）到這里工作完成了85%。可以先不急着去寫測試程序，可以先用原語測試一下驅動，因為我的這個驅動是處理字符的驅動程序，所以我是這樣測試的：
也就是進入root模式后用原語將字符串“tz”送入驅動，驅動就會輸出“tz”。
（9）現在就可以踏踏實實地去寫測試程序了：
（10）編譯這個C程序，並運行：
測試程序運行正常，表明設備驅動運行正常。
至此，我的教程就結束了。有疑問的朋友可以直接在評論區留言，非常希望和各位朋友一起討論！
TZ@華中農業大學信息學院高性能計算實驗室
2017/12/12夜
Last updated @ 2020/6/21