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Linux設備驅動開發(fā)環(huán)境的搭建

系統(tǒng) 1820 0

剛接觸Linux設備驅動時,初學者往往連如何編譯驅動程序都不懂,更別說編譯進內核或加載測試了。一般都是在網上找個最簡單的 helloworld驅動程序,然后嚴格按照網上所說的步驟編譯,結果卻得到一大堆見都沒見過的錯誤,更不要說根據錯誤信息來解決問題了,很多人到這里就 不知道如何往下進行了。十幾天前我也卡在這里很長時間,現在知道所以然了就記下來,些許對一些同道者有幫助。

一個基本的Linux設備驅動開發(fā)環(huán)境由宿主機和目標機組成,宿主機就是用來做驅動開發(fā)工作的主機,目標機就是用來運行和測試設備驅動的主機,在宿 主機上需要有開發(fā)工具(gcc,gdb,make等)和linux源碼(版本要對應目標機上的linux內核),而目標機上只要運行l(wèi)inux即可。由于 步驟有所不同,下面分為普通Linux設備驅動開發(fā)和嵌入式Linux設別驅動開發(fā)兩種情況來講述環(huán)境的搭建和驅動程序的編譯:

(一)普通Linux設備驅動開發(fā)

普通Linux主要是區(qū)分于嵌入式Linux(一般指uClinux),在這種開發(fā)中宿主機和目標機可以是一臺主機,即在本機上開發(fā)編譯然后在本機 上加載運行(Linux設備驅動也可以直接編譯進內核,但為了開發(fā)工作方便,一般采用動態(tài)加載的方式),當然也可以是兩臺主機,如果是兩臺主機的話,要保 證宿主機上的linux源碼的版本號與目標機中的linux內核版本一致。普通Linux設備驅動開發(fā)的步驟如下:

  1. 在宿主機上安裝開發(fā)工具和下載linux源碼(要求版本號和目標機上的linux內核版本一致)。開發(fā)工具主要有gcc、gdb、make等,這些工具在redhat或fc中默認就安裝了,在debian或Ubuntu中可以通過下面這個命令安裝:
    apt-get install build-essential
    linux源碼可以通過以下幾種途徑獲得:
    • 直接去www.kernel.org下載
    • 通過包管理工具下載源碼,在debian和Ubuntu中可以通過下面這個命令下載,
      apt-get install linux-source-(版本號) ,下載后的文件在/usr/src目錄中,解壓到該目錄即可

    將源碼解壓到/usr/src/目錄后,進入linux-source-(版本號)目錄中執(zhí)行下面幾個命令:
    make oldconfig
    make prepare
    make scripts

  2. 編寫Linux驅動程序,以一個最簡單的hello.c為例,hello.c的內容如下:
            
              
    #include "linux/init.h"
    #include "linux/module.h"

    static int hello_init(void)
    {
    printk(KERN_ALERT "Hello World linux_driver_module/n");
    return 0;
    }

    static void hello_exit(void)
    {
    printk(KERN_ALERT "Goodbey linux_driver_module/n");
    }

    module_init(hello_init);
    module_exit(hello_exit);
    MODULE_LICENSE("GPL");
    MODULE_AUTHOR("lpj");
  3. 寫Makefile文件,一個示例如下,里面各項參數根據實際情況更改:
            
              
    #sample driver module
    obj-m := hello.o
    KDIR = /usr/src/linux-source-2.6.24/

    all:
    $(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD)

    .PHONY:clean
    clean:
    rm -f *.mod.c *.mod.o *.ko *.o *.tmp_versions
  4. 編譯,在hello.c和Makefile所在目錄下執(zhí)行 make 即可,編譯后在當前目錄生成hello.ko文件
  5. 加載并測試:加載使用insmod或modprobe命令來實現,如在當前路徑執(zhí)行如下代碼:
    insmod hello.ko 或 modprobe hello
    注意,如果在虛擬終端加載內核的話,將看不到內核打印信息,因為內核打印信息不會輸出到虛擬終端,而是輸出到/proc/kmsg文件中,所以可以通過以下方式查看內核信息:
    • cat /proc/kmsg 會一直打印,需要Ctrl-C手動終止
    • dmesg 或 dmesg | tail -N ,N為一數字,表示顯示最后N行
  6. 卸載:使用rmmod命令卸載驅動模塊,如 rmmod hello

(二)嵌入式Linux設備驅動開發(fā)

這種開發(fā)中一般目標機為帶有嵌入式處理器的開發(fā)板,而宿主機為PC,開發(fā)環(huán)境需要在宿主機上搭建,嵌入式Linux設備驅動開發(fā)的步驟如下:

  1. 在宿主機上下載嵌入式Linux的源碼,并安裝嵌入式Linux開發(fā)工具(針對于不同的嵌入式處理器,工具也有所不同,如對應于Arm的arm-gcc系列,針對nios2處理器的nios2-cc系列)
  2. 編寫Linux設備驅動驅動程序,還以上面給出的hello.c為例,將該文件復制到(linux 源碼目錄)/drivers/(目標文件夾)/中
  3. 在(目標文件夾)中創(chuàng)建Makefile和Kconfig(菜單配置文件),內容分別如下:

    #makefile
    obj-$(CONFIG_HELLODRV) += hello.o
            
              
    #Kconfig
    menu USER_DEVICE_DRIVERS
    config HELLODRV
    tristate "Hello"
    ---help---
    This is a sample driver programme.
    endmenu

    注意,如果Kconfig文件中的"tristate"寫成"bool",則該模塊只能選為Y(編譯進內核)或N(不選擇),不能選為M(編譯為模塊,可動態(tài)加載)

  4. 修改上層目錄( linux內核源碼目錄/drivers/)中的Makefile和Kconfig文件,Makefile中加入如下語句:

    #makefile
    obj-y += (目標文件夾)

    (此處有多種寫法,這只是其中一種)
    Kconfig中加入如下語句:

    #Kconfig
    source "drivers/(目標文件夾)/Kconfig"
  5. 編譯內核:幾個基本的命令及選擇界面如下:
    make menuconfig 執(zhí)行到這一步后
    其中Vendor/Product...是選擇處理器廠家和型號的,Kernel/Library...是配置應用程序的,按空格鍵或回車鍵可以進入選項進行配置,用上下鍵移動到Kernel/Library...菜單上
    在該界面有兩個Customize...選項,第一個是選擇自定義配置內核,第二個是選擇自定義配置應用程序,按空格鍵可以選擇這些選項,選擇后按 exit鍵退出,選擇是否保存的時候選擇“yes“,如果選擇了第一個Customize...,則退出后會自動進入內核配置界面
    該界面有很多選項,這里不細講,我們要配置驅動模塊,就用上下鍵移動到Device Drivers上,然后按回車或空格鍵進入,設備驅動配置界面如下圖:

    這里就是linux-2.X/drivers/Kconfig里的內容了,下面那個綠色的V(+)表示這一頁沒顯示完,可以用下鍵繼續(xù)往下瀏覽,找到我們自己的菜單名,然后按回車或空格進入
    用M鍵使選項前的尖括號里顯示M表示該模塊要動態(tài)加載,也可以按y鍵選擇直接編輯進內核,選擇完后exit退出,選擇yes或no的對話框通一選yes。
    make romfs #第一次編譯內核前一定要有該步驟
    make
  6. 加載測試:將生成的zImage文件下載到開發(fā)板,開發(fā)板上的嵌入式Linux啟動后可以用insmod或modprobe加載驅動模塊,測試完畢后可以通過rmmod命令卸載驅動模塊

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