Linux驅動簡介和開發流程--Linux驅動學習（1）

Linux驅動簡介和開發流程

【學習筆記】

Linux 驅動的分類

Linux三大設備驅動

1、字符設備驅動

IO的傳輸過程是以字符為單位的，沒有緩沖。比如I2C,SPI都是字符設備

2、塊設備驅動

IO傳輸過程中是以塊為單位的。跟存儲相關的，都屬於塊設備，比如：tf卡

3、網絡設備驅動

與前兩個不一樣，是以socket套接字來訪問的。

其中，理解和掌握字符設備驅動的概念最重要，因為在工作中我們遇到大部分都是字符設備

驅動的組成

驅動分為四個部分

（1）頭文件

（2）驅動模塊的入口和出口

（3）聲明信息

（4）功能實現

具體成分

第一步，包含頭文件

include <linux/init.h> 包含了宏定義的頭文件

include <linux/module.h> 包含了初始化加載模塊的頭文件

第二步，驅動模塊的入口和出口

module_init();
module_exit();

第三步，生命模塊具有開源許可證

MODULE_LICENSE("GPL");

第四步，功能的實現

實例

簡單的helloworld驅動程序編寫

/兩個必要的頭文件
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>

//內核加載的時候打印hello world，內核模塊卸載的時候打印bye bye
static int hello_init(void){
	printk("hello world\n");  //內核里不能使用c語言庫，所以不能用printf
	return 0;
}
static void hello_exit(void){
	printk("bye bye\n");
}

//入口和出口
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

//聲明許可證
MODULE_LICENSE("GPL");

Linux驅動編譯成模塊

方法一

把驅動編譯成模塊，然后使用命令把驅動加載到內核里面。

步驟

1、編譯成模塊

（1）先寫一個makefile

在linux下

touch Makefile #創建Makefile文件

obj-m +=HelloWorld.o #obj-m 意為把驅動編譯為模塊
KDIR:={core_path} #PATH根據開發板內核路徑來填寫
PWD？=$(shell pwd) #自動獲取當前位置路徑
all:
	make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules #切換到內核路徑，用make把代碼編譯成模塊

（2）編譯驅動

編譯驅動之前需要注意的問題：

• 內核源碼一定要編譯通過

• 編譯驅動用的內核源碼一定要和開發板上運行的內核鏡像是同一套

• 看一下開發代碼的ubuntu環境是不是arm，如果不是，要改成arm環境

查看環境的 方法

在內核源碼的目錄下輸入

make menuconfig #顯示系統環境
#左上角如果顯示是X86，而不是arm，則輸入
export ARCH=arm #改為arm環境

為了以防萬一，編譯前，先命令行輸入兩行代碼，設置環境和編譯器

export ARCH=arm
export CROSS_COMPILE={編譯器名稱} #可以直接輸入arm查看
#如果查看到:arm-linux-gnueabihf-gcc-4.9.4

編譯成功后就可以看到 ko 文件了，這個 ko 文件就是編譯好的驅動。

在開發板上加載驅動用insmod

insmod HelloWorld.ko

查看加載的模塊，使用lsmod命令

lsmod

卸載驅動模塊

rmmod HelloWorld #注意這里沒有后綴

卸載時，如果提示沒有相應的目錄，直接在對應的目錄下創建就可以了

方法二

直接把驅動編譯到內核。

在下面有實際的例子。

移植

如果芯片的內核不支持設備的驅動，那么就需要把這個驅動移植到內核。

移植驅動需要驅動源碼和makefile。

移植需求分析

（1）先去內核源碼搜索，如果有的話，可以直接選擇這個驅動，然后直接使用。

（2）假如沒有這個驅動，則許喲啊自己編譯一個驅動，然后加載到內核里邊去運行。

make menuconfig 圖形化配置

1、如何進入make menuconfig圖形化配置

首先進入到內核源碼的路徑下，然后輸入make menuconfig 即可打開這個界面。

2、make menuconfig圖形化界面的操作

（1）搜索功能

輸入“/”即可彈出搜索界面

（2）配置驅動狀態

• 把驅動編譯成模塊（用[ M ]來表示）

• 把驅動編譯到內核里（用[ * ]來表示）

• 不編譯（用[ ]來表示）

可以使用“空格”鍵來配置這三種不同的狀態

（3）如何退出

分為保存退出和不保存退出，按照提示選擇即可

（4）和make menuconfig 有關的文件

Makefile：里邊是編譯規則，高速我們在make的時候需要如何編譯（相當於菜的做法）

Kconfig：內核配置的選項（相當於服務員給的菜單）

.config：配置完內核以后生成的配置選項（相當於我門勾選的菜單）

（5）make menuconfig會讀取不同環境目錄下的Kconfig文件

會讀取Arch/$ARCH/目錄下（目錄下有很多不同的環境文件夾）的Kconfig文件（選擇不同的環境，和export ARCH=arm效果類似）。

/arch/arm/configs 下面有很多配置文件（相當於特色菜，默認配置，在不知道如何配置的時候可以按照這個來），如果移植內核的時候，配置文件太多，就可以把這個文件夾下面的配置復制成.config里邊（即默認系統的配置）【復制用cp命令】

（6）為什么要復制成.config，而不是其他名字

因為內核會默認讀取Linux內核根目錄下的.config作為默認的配置選項，所以不可以改名字

（7）如果復制的默認配置.config不滿足我們的要求，如何解決

直接輸入make menuconfig，進入Kconfig配置界面，來進行修改配置，保存退出，配置會自動更新到.config里面。

（8）配置文件選項怎樣和Makefile文件建立聯系

當make menuconfig保存退出以后，Linux會將所有的配置選項以宏定義的形式保存在include/generated/下面的autoconf.h頭文件中。

把驅動編譯到內核

Kconfig代碼例子

#例子
source "drivers/redled/Kconfig"
config LED_4412
		tristate "Led Support for GPIO Led"
		depends on LEDS_CLASS
		help
		This option enable support for led
#解讀
source "drivers/redled/Kconfig"#會讓config菜單里邊包含drivers/redled/這個路徑下的驅動文件，方便我們對菜單進行管理
config LED_4412 #配置選項的名稱，全名是CONFIG_LED_4412，這里做了一些省略
		tristate "Led Support for GPIO Led"
		#tristate表示驅動的狀態：1.把驅動編譯成模塊 2.把驅動編譯到內核 3.不編譯。與之對用的還有bool關鍵字：表示編譯到內核，和不編譯兩種狀態。
		#"Led Support for GPIO Led"是make menuconfig里邊的某個菜單的名字
		depends on LEDS_CLASS
        # A depends on B表示只有在選擇B的時候才可以選擇A，即A依賴於B。
        #比如想要去掉LED相關的驅動，我們雖然可以直接改.config文件，但是不推薦這樣做。因為如果有依賴項的話，直接改.config文件是不成功的。
        #select：反向依賴，該選項被選中時，后面的定義也會被選中。
		help
		This option enable support for led   #顯示幫助信息
		

實例

把HelloWorld驅動編譯到內核。

（1）首先進入到內核源碼的目錄下（內核根目錄）

（2）把HelloWorld.c驅動，復制到drivers/char/hello文件夾【char一般就是放字符設備的文件夾，hello文件夾使用mkdir命令創建】

（3）寫Kconfig文件

mkdir hello #創建hello文件夾
cd hello/ #切換到hello文件夾
cp /home/pyma/HelloWorld.c #把驅動文件復制到hello文件夾中
touch Kconfig #創建一個Kconfig文件
vi Kconfig #打開Kconfig進行編輯

#寫程序
config HELLO	#起個名字叫HELLO
	tristate "hello world"	#選擇三種狀態的方式，並把菜單名字命名為hello world
	#過於簡單沒有依賴，不用寫
	help
	hello help	#幫助信息為hello help

保存退出

（4）寫Makefile文件

touch Makefile #創建Makefile文件夾
vi Makefile #打開Makefile編輯

#寫程序
obj-$(CONFIG_HELLO)+=HelloWorld.o

CONFIG_HELLO這個變量名字來源：是剛剛在Kconfig中命名的，但是Kconfig中相當於省略了CONFIG_，在這里相當於補上，即：makfile中要寫全名。
$(CONFIG_HELLO)變量作用：會根據我們選擇的狀態來改變，（1）如果是選擇把它編譯到內核中，那么表示-y（即：obj-y）（2）如果選擇編譯成模塊，那么它表示-m（即：obj-m）

到此，所有的文件都准備完成，接下來需要

（5）把hello驅動配置包，包含進去

需要修改上一級目錄的Makefile和Kconfig

cd ..	#返回上一級目錄，即路徑.../char/
vi Makefile #修改Makefile，如果沒有則需要自己創建，自己寫

#寫程序，在首行添加以下代碼
obj-y +=hello/   #這里注意hello是個文件夾，因此最后要加"/"   
... #原有的makefile代碼
#保存退出

vi Kconfig	#打開Kconfig文件，把剛才寫的驅動代碼的Konfig包含進config菜單界面中
#在前面相應位置添加好Kconfig的路徑
source "drivers/char/hello/Kconfig" #Kconfig相對路徑
#保存退出

（6）回到內核根目錄下，打開菜單，選擇不同狀態

make menuconfig	#進入配置菜單

在界面中選擇Device Drivers選項進入

再進入到Character devices目錄下

就會看到新添加的hello world驅動菜單項（名字是在Kconfig中命名的）

用空格鍵選擇狀態： ：編譯成模塊；<*>：編譯進內核；< >：不編譯

（7）編譯進內核，選擇<*>（編譯到內核）

保存退出，然后確保配置正確與否

打開.config文件，搜索

vi .config #打開配置文件
#搜索HELLO
#搜索命令
/HELLO
如果出現CONFIG_HELLO=y是編譯到內核中了，m是編譯成模塊
這里可以看出，如果沒有依賴項，也可以直接改.config文件的CONFIG_HELLO項

（8）編譯前更改

這時還不能立馬編譯，因為編譯會調用默認的的編譯配置，需要做相應修改

這里為了理解的透徹，先看一下編譯腳本：vi create.sh

#！/bin/bash

export ARCH=arm
...
make imx_v7_defconfig	#這個就是內核的默認用法，意思是在編譯的時候會自己去找arch/arm/configs下面的imx_v7_defconfig配置文件，作為.config來編譯內核。
...

雖然前面我們改了.config文件，但不是直接用它來編譯的，而是使用默認的arch/arm/configs/imx_v7_defconfig文件來編譯的。

因此還要再改一下

• make distclean，清除所有的編譯文件，也刪掉了.config文件

• 把缺省配置復制到.config中

cp arch/arm/configs/imx_v7_defconfig .config

• make menuconfig 配置菜單選項

再進行第（6）步操作（這里感覺有點亂，步驟重復了？（6）、（7）兩步可以不要）

（9）鍵修改后的.config復制回默認編譯菜單里

cd arch/arm/configs/	#切換到默認配置目錄
mv imx_v7_defconfig imx_v7_defconfig_noHELLO #更改默認配置的名字
cp ../../../.config imx_v7_defconfig #把修改好的配置，更改為默認的名稱

（10）運行腳本，等待編譯完成

./create.sh

（11）檢驗是否編譯成功

方法一：燒寫到開發板上，運行看看有沒有加載驅動

cp arch/arm/boot/zImage /home/pyma/  #把鏡像復制到好找的位置

方法二：進入到創建的驅動目錄，查看有沒有把.c文件編譯成.o文件

cd drivers/char/hello/
ls

如果沒有相應的.o文件，則說明編譯出錯，檢查Makefile和其他文件。

修改好，再回到根目錄編譯

.o文件檢查沒有問題后，再回到根目錄檢查是否有zImage鏡像

ls arch/arm/boot/

整理自嵌入式學習之Linux驅動篇