Linux设备驱动程序学习（0）（ZZ）

最新推荐文章于 2024-10-24 18:14:13 发布

shh110

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分类专栏：驱动学习文章标签： linux module makefile initialization function prism

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本文详细介绍了学习Linux设备驱动程序的过程，包括创建模块、使用Makefile进行编译、安装模块以及在开发板上运行模块。通过实验，展示了如何在模块中设置参数并进行动态更改，以及对内核API的理解。同时，提供了Makefile文件的分析和一些学习心得，如驱动程序的并发处理、模块的初始化和退出机制等。

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Linux设备驱动程序学习（0）
－Hello, world！模块

一个学习Linux设备驱动程序都会碰到的第一个例程：

#include<linux/init.h> #include <linux/module.h> MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL"); static int hello_init(void) { printk(KERN_ALERT "Hello, Tekkaman Ninja ！\n"); return 0; } static void hello_exit(void) { printk(KERN_ALERT "Goodbye, Tekkaman Ninja ！\n Love Linux !Love ARM ! Love KeKe !\n"); } module_init(hello_init); module_exit(hello_exit);

我将其复制到我的工作目录，并编写了一个简单的Makefile文件：

KERNELDIR= /home/tekkaman/working/SBC2440/linux-2.6.22.2

# The current directory is passed to sub-makes as argument

PWD := $(shell pwd) INSTALLDIR = /home/tekkaman/working/rootfs/lib/modules CROSS_COMPILE =/home/tekkaman/working/crosstool-gcc410-k26222/gcc-4.1.0-glibc-2.3.2/arm-9tdmi-linux-gnu/bin/arm-9tdmi-linux-gnu- CC = $(CROSS_COMPILE)gcc obj-m := hello.o modules: $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules modules_install: cp hello.ko $(INSTALLDIR) clean: rm -rf *.o*~ core .depend .*.cmd*.ko *.mod.c .tmp_versions .PHONY: modules modules_install clean

说实话，以上是我参考了《Linux设备驱动程序（第3版）》的Makefile源码修改得来的。我对Makefile不是很了解，是该好好学习学习了！

然后就是make modules 、 make modules_install 。

[root@Tekkaman-Ninja Helloworld]# make modules

make -C /home/tekkaman/working/SBC2440/linux-2.6.22.2 M=/home/tekkaman/working/Linuxdriver/Helloworld modules
make[1]: Entering directory `/home/tekkaman/working/SBC2440/linux-2.6.22.2'
CC [M] /home/tekkaman/working/Linuxdriver/Helloworld/hello.o
Building modules, stage 2.
MODPOST 1 modules
CC /home/tekkaman/working/Linuxdriver/Helloworld/hello.mod.o
LD [M] /home/tekkaman/working/Linuxdriver/Helloworld/hello.ko
make[1]: Leaving directory `/home/tekkaman/working/SBC2440/linux-2.6.22.2'

[root@Tekkaman-Ninja Helloworld]# make modules_install

cp hello.ko /home/tekkaman/working/rootfs/lib/modules

[root@Tekkaman-Ninja Helloworld]#

在我的开发板上的操作：

[Tekkaman2440@SBC2440V4]#cd /lib/modules/

[Tekkaman2440@SBC2440V4]#ls

cs89x0.ko hello.ko p80211.ko prism2_usb.ko

[Tekkaman2440@SBC2440V4]#insmod hello.ko

Hello, Tekkaman Ninja ！

[Tekkaman2440@SBC2440V4]#lsmod

Module Size Used by Not tainted

hello 1376 0

[Tekkaman2440@SBC2440V4]#rmmod hello

Goodbye, Tekkaman Ninja ！

Love Linux !Love ARM ! Love KeKe !

[Tekkaman2440@SBC2440V4]#lsmod

Module Size Used by Not tainted

[Tekkaman2440@SBC2440V4]#

学习心得：
（1）驱动模块运行在内核空间，运行时不能依赖于任何函数库和模块连接，所以在写驱动时所调用的函数只能是作为内核一部分的函数。
（2）驱动模块和应用程序的一个重要不同是：应用程序退出时可不管资源释放或者其他的清除工作，但模块的退出函数必须仔细撤销初始化函数所作的一切，否则，在系统重新引导之前某些东西就会残留在系统中。
（3）处理器的多种工作模式（级别）其实就是为了操作系统的用户空间和内核空间设计的。在Unix类的操作系统中只用到了两个级别：最高和最低级别。
（4）要十分注意驱动程序的并发处理。
（5）内核API中具有双下划线（_ _）的函数，通常是接口的底层组件，应慎用。
（6）内核代码不能实现浮点书运算。

（7）Makefile文件分析：

obj-m 
:= hello.o  代表了我们要构造的模块名为hell.ko，make 会在该目录下自动找到hell.c文件进行编译。如果

hello.o是由其他的源文件生成（比如file1.c和file2.c

）的，则在下面加上（注意红色字体的对应关系）：

hello-objs := file1.o file2.o ......

    $(MAKE)-C $(KERNELDIR) M=$(PWD)
 modules

其中

-C $(KERNELDIR)指定了内核源代码的位置，其中保存有内核的顶层makefile文件。

M=$(PWD)

指定了模块源代码的位置

modules目标指向obj-m变量中设定的模块。

（8）insmod使用公共内核符号表来解析模块中未定义的符号。公共内核符号表中包含了所有的全局内核项（即函数和变量的地址），这是实现模块化驱动程序所必须的。
（9）Linux使用模块层叠技术，我们可以将模块划分为多个层，通过简化每个层可缩短开发周期。如果一个模块需要向其他模块到处符号，则使用下面的宏：

EXPORT_SYMBOL(name); EXPORT_SYMBOL_GPL(name);

符号必须在模块文件的全局变量部分导出，因为这两个宏将被扩展为一个特殊变量的声明，而该变量必须是全局的。

（10）所有模块代码中都包含一下两个头文件：

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

（11）所有模块代码都应该指定所使用的许可证：

MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");

此外还有可选的其他描述性定义：

MODULE_AUTHOR(""); MODULE_DESCRIPTION(""); MODULE_VERSION(""); MODULE_ALIAS(""); MODULE_DEVICE_TABLE("");

上述MODULE_声明习惯上放在文件最后。

（12）初始化和关闭
初始化的实际定义通常如下：

static int _ _initinitialization_function(void) { /*初始化代码*/ } module_init(initialization_function)

清除函数的实际定义通常如下：

staticint _ _exit cleanup_function(void) { /*清除代码*/ } module_exit(cleanup_function)

（13） Linux内核模块的初始化出错处理一般使用“goto”语句。通常情况下很少使用“goto”，但在出错处理是（可能是唯一的情况），它却非常有用。在大二学习C语言时，老师就建议不要使用“goto”，并说很少会用到。在这里也是我碰到的第一个建议使用“goto”的地方。“在追求效率的代码中使用goto语句仍是最好的错误恢复机制。”－－《Linux设备驱动程序（第3版）》以下是初始化出错处理的推荐代码示例：

struct something*item1; struct somethingelse *item2; int stuff_ok;

void my_cleanup(void) { if (item1)

release_thing(item1); if (item2) release_thing2(item2); if (stuff_ok) unregister_stuff(); return; } int __init my_init(void) { int err = -ENOMEM; item1 = allocate_thing(arguments); item2 = allocate_thing2(arguments2); if (!item2|| !item2) goto fail; err = register_stuff(item1, item2); if (!err) stuff_ok = 1; else goto fail; return 0; /* success*/

fail: my_cleanup( ); return err; }

（14）模块参数：内核允许对驱动程序指定参数，而这些参数可在装载驱动程序模块时改变。
以下是我的实验程序：

#include<linux/init.h> #include <linux/module.h> #include <linux/moduleparam.h> MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL"); static char *whom = "Tekkaman Ninja"; static int howmany= 1; static int TNparam[]= {1,2,3,4}; static int TNparam_nr= 4; module_param(howmany,int, S_IRUGO); module_param(whom, charp, S_IRUGO); module_param_array(TNparam , int , &TNparam_nr , S_IRUGO); static int hello_init(void) { int i; for (i = 0; i < howmany; i++) printk(KERN_ALERT "(%d) Hello, %s ！\n", i, whom); for (i = 0; i < 8; i++) printk(KERN_ALERT "TNparam[%d] : %d \n", i, TNparam[i]); return 0; } static void hello_exit(void) { printk(KERN_ALERT "Goodbye, Tekkaman Ninja ！\n Love Linux !Love ARM ! Love KeKe !\n"); } module_init(hello_init); module_exit(hello_exit);

实验结果是：

[Tekkaman2440@SBC2440V4]#cd/lib/modules/ [Tekkaman2440@SBC2440V4]#ls cs89x0.ko hello.ko prism2_usb.ko hello-param.ko p80211.ko [Tekkaman2440@SBC2440V4]#insmod hello-param.ko howmany=2 whom="KeKe" TNparam=4,3,2,1 (0) Hello, KeKe ！ (1) Hello, KeKe ！ TNparam[0] : 4 TNparam[1] : 3 TNparam[2] : 2 TNparam[3] : 1 TNparam[4] : 1836543848 TNparam[5] : 7958113 TNparam[6] : 1836017783 TNparam[7] : 0 [Tekkaman2440@SBC2440V4]#insmod hello-param.ko howmany=2 whom="KeKe" TNparam=4,3,2,1,5,6,7,8 TNparam: can only take 4 arguments hello_param: `4' invalid for parameter `TNparam' insmod: cannot insert 'hello-param.ko': Invalid parameters (-1): Invalid argument [Tekkaman2440@SBC2440V4]#

我这个实验除了对参数的改变进行实验外，我的一个重要的目的是测试“

 module_param_array(TNparam,
int , 
&TNparam_nr , S_IRUGO);

”中&TNparam_nr对输入参数数目的限制作用。经过我的实验，表明&TNparam_nr并没有对输入参数的数目起到限制作用。真正起到限制作用的是“

static
 int TNparam[] = {1,2,3,4};

”本身定义的大小，我将程序进行修改：
static int TNparam[] = {1,2,3,4};
改为 static int TNparam[] = {1,2,3,4,5,6,7,8};
其他都不变。

编译后再进行实验，其结果是：

[Tekkaman2440@SBC2440V4]#insmod hello-param.ko howmany=2 whom="KeKe" TNparam=4,3,2,1,5,6,7,8 (0) Hello, KeKe ！ (1) Hello, KeKe ！ TNparam[0] : 4 TNparam[1] : 3 TNparam[2] : 2 TNparam[3] : 1 TNparam[4] : 5 TNparam[5] : 6 TNparam[6] : 7 TNparam[7] : 8 [Tekkaman2440@SBC2440V4]#

（15）“#include <linux/sched.h>” 最重要的头文件之一。包含驱动程序使用的大部分内核API的定义，包括睡眠函数以及各种变量声明。

（16）“#include <linux/version.h>” 包含所构造内核版本信息的头文件。

在学习过程中找到了几篇很好的参考文档：
（1）第一章模块（Modules） URL：http://greenlinux.blogcn.com/diary,103232026.shtml
（2）《从 2.4 到 2.6：Linux 内核可装载模块机制的改变对设备驱动的影响》
URL：http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-module26/
（3）《Linux2.6内核驱动移植参考》
URL：http://blog.chinaunix.net/u1/40912/showart_377391.html