Linux驱动

最新推荐文章于 2022-11-05 10:12:03 发布

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本文介绍了Linux驱动的模块化开发，包括设备和驱动的注册流程。讲解了如何编写、编译、加载和卸载Linux内核模块，重点讨论了如何在平台总线上注册设备和驱动，以及配置Linux内核的方法。通过实例展示了设备节点的生成和管理，以及使用Menuconfig配置内核。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

Linux驱动

HelloDriverMode
- 导读：Linux设备驱动会以模块形式出现，学会编写、编译、加载、卸载Linux内核模块
- 学习模块化编译驱动的方法，学习如何加载驱动、查看驱动、卸载驱动
- Linux内核针对驱动的处理有两方式：
  - 把所有的功能全部编译到内核中，需要重新添加或者删除功能的时候，需要重新编译内核
  - 动态的添加模块
```
#inlcude <linux/init.h>   //包含模块加载和卸载函数
#include <linux/module.h> //包含初始化加载模块的头文件
```
  //声明模块信息
  MODULE_LICENSE(“Dual BSD/GPL”);//声明是开源的没有内核版本限制
  MODULE_AUTHOR(“iTOPEET”); //声明作者
  
  //功能函数
  static int hello_init(void)
  {
  printk(KERN_ENERG “Hello World enter!\n”); //KERN_ENERG表示紧急信息
  return 0;
  }
  
  static void hello_exit(void)
  {
  printk(KERN_ENERG “Hello World exit!\n”); //KERN_ENERG表示紧急信息
  }
  
  //模块入口加载
  module_init(hello_init);
  //模块的出口卸载
  module_exit(hello_init);
Menuconfig_Kconfig
1. Linux内核配置系统由三部分组成
  - Makefile文件：分布在Linux内核源码中的Makefile文件，定义了内核编译规则
  - Kconfig：给用户提供选择的功能
  - 配置工具 Menuconfig
2. 掌握Menuconfig用法，
  
  理解Kconfig文件并掌握修改Kconfig的方法，
  
  理解配置文件.config，
  
  Linux内核配置裁剪，通过Menuconfig工具实现的
  
  Menuconfig是基于菜单的配置页面，现在大部分都是通过这个工具裁剪配置内核的
3. Menuconfig的操作方法
  - 操作完成后，.config文件就会被修改，再次编译内核的时候，系统会根据新的config文件来编译整个内核。
4. .config和Menuconfig的关系
  - 举例，LED驱动，在Menuconfig中不选中保存退出，在.config中看到led宏定义被注释掉了。 Menuconfig配置会自动修改.config文件
5. Kconfig和Menuconfig之间的关系
  - 打开源码下 drivers/char/Konfig 文件搜索LEDS_CTL 和Menuconfig图形界面中"Enable LEDS config" 对应
```
config LEDS_CTL
		bool "Enable LEDS config"
		default y
		help
		  Enable LEDS config
```
Makefile编译
掌握linux内核编译命令
- make 编译生成内核的二进制镜像
掌握编译器路径设置的方法
- 根目录下 vim .bashrc 打开环境变量文件 “.bashrc”，进入到最低行，将环境变量文件中编译器路径设置为
```
export PATH=$PATH:/usr/local/arm/arm-2009q3/bin
```
- 使用命令 cd /usr/local/arm ,进入解压编译器“arm-2009q3.tar.bz2”的文件目录
- 可以明显的看到，环境变量中设置的路径和解压的路径是对应的
- 源码目录下，vim Makefile 打开Makefile文件，查找"CROSS_COMPILE" 可以看到
```
/usr/local/arm/arm-2009q3/bin/arm-none-linux-gnueabi-
```
理解环境变了路径、编译器、源码Makefile文件中编译器路径三者之间的关系
- CROSS_COMPILE”以及环境变量还有编译器实际解压路径三者对应
理解Makefile文件结构
- 文件开头版本号
- CROSS_COMPILE变量编译器路径
掌握向Makefile文件中添加脚本命令的方法，能够看懂Makefile脚本
make 编译内核执行过程

总线设备驱动注册流程讲解
1. 了解Linux总线的概念
  - 总线设备
  - 虚拟总线/平台总线/platform总线，针对不是字面上理解的总线设备，这个总线有对应的设备 platform_device，对应的驱动叫 platform_driver。
  - 防止Linux驱动的碎片化，降低Linux的使用难度
  - ls /sys/bus 查看总线
2. 理解平台总线platform
3. 理解Linux设备的概念
  - 三大类：字符设备、块设备、网络设备
  - cat /proc/devices 可以看到不同设备对应的编号
4. 掌握Linux驱动注册流程
  - Linux内核要求没出现一个设备就要想总线汇报，或者说注册，出现一个驱动也要向总线汇报或叫注册
  - 系统初始化，每个设备都建立一个struct_device的变量，插入到devices链表中
  - 系统初始化，每个驱动要建立一个struct_driver的变量，插入到drivers链表中
  - 注册设备的结构体为platform_device，注册驱动的结构体为platform_driver，设备和驱动结构体的成员name，相同则匹配。
  - 系统在注册驱动的时候通过platform_match函数匹配设备和驱动
5. 设备节点简介
  - Linux一切皆文件，上层应用使用设备节点访问对应的设备目录 /dev

设备注册

掌握在平台文件中注册设备的方法
1. 在虚拟总线上注册设备
  
  查看注册设备的结构体platform_device
```
vim include/linux/platform_device.h   //打开platform_device 所在文件
```
```
struct platform_device{
    const char *char;
    int        id;
    struct resource *resource;
}
```
  “name”:设备名称，在sys/devices中显示，注册驱动时需要和驱动"name"字段比较
  
  “id” 子设备编号，一个设备如果有多个子设备，则需要写入子设备号的数量，如果只要一个则用-1表示；
  
  “*resource” k设备使用的资源数组
2. 添加设备到平台总线
  - 打开平台文件
```
vim arch/arm/mach-exynos/mach-itop4412.c
```
  - 查找led的驱动内容，模仿写查找宏定义"LED_CTL"
```
#ifdef CONFIG_LEDS_CTL
struct platform_device s3c_device_leds_ctl = {
    	.name	= "leds",
    	.id		= -1,
};
#endif
```
    以上是led注册设置的结构体，只调用了两个参数，模仿，添加一个设备"hello_ctl"
```
#ifdef CONFIG_HELLO_CTL
struct platform_device s3c_device_hello_ctl = {
    	.name	= "hello",
    	.id		= -1,
};
#endif
```
    如果确认有宏定义HELLO_CTL，在生成内核的时候才会将其编译到内核
  - 添加"HELLO_CTL"宏
```
vim drivers/char/Kconfig   //打开配置宏文件
```
    定义宏
```
config HELLO_CTL 
		tristate "Enable HELLO config"
		default y
		help
		  Enable HELLO config
```
    使用界面配置宏 make menuconfig — Character ---- Enable HELLO config 陪之后保存退出
    
    再次打开平台文件，再搜索"LEDS_CTL"
```
vim arch/arm/mach-exynos/mach-itop4412.c 
```
```
#ifdef CONFIG_LEDS_CTL
		&s3c_device_leds_ctl,
#endif
```
    保存退出，重新编译内核，烧写到开发板。
    
    启动开发板，ls /sys/devices/platform/ 可以查看到新注册的hello设备

驱动注册

掌握将驱动注册到平台总线的方法

platform_driver_register函数和platform_driver_unregister函数
- 这两个函数用于注册和卸载驱动
```
vim include/linux/platform_device.h
```
- 查找 platform_driver_register
```
extern int platform_driver_register(struct platform_driver *);
extern int platform_driver_unregister(struct platform_driver *);
```
  只需要会调用即可，这两个函数都调用一个platform_driver类型的结构体
platform_driver结构体
- 查看platform_driver结构体
```
vim include/linux/platform_device.h
```

struct platform_driver{
    	int (*probe)(struct platform_device *);   //设备的探测和初始化
    	int (*remove)(struct platform_device *);  //移除驱动
    	void (*shutdown)(struct platform_device *);//
    	。。。
        struct device_driver driver;
    	
}

这个结构体包含了一组函数和一个struct device_driver的对象。在驱动中首先要做的就是定义platform_driver中的函数，并创建按这个结构的一个对象实例，然后在init()函数中调用platform_driver_register()向系统注册驱动。

prob_linux_module.c

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/platform_device.h>

#define DRIVER_NAME "hello_ctl"

MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
MODULE_AUTHOR("AIOT");

static int hello_init(void)
{
    int DriverState;
    printk(KERN_EMERG "HELLO WORLD enter!\n");
    DriverState = platform_driver_register(&hello_driver);
    
    printk(KERN_EMERG "\tDriverState is %d\n",DriverState);
    return
}

static void hello_exit(void)
{
    printk(KERN_EMERG "HELLO WORLD exit!\n")
    platform_driver_unregister(&hello_driver);
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_init);