linux内核驱动——从helloworld开始

学习编程第一个都是学习hello world程序，学习内核驱动自然也不例外，我也是！本文整理了网上的一些资料以及加上自己的一些心得体会，希望对初学者有帮助，可别小看这个简单的hello world，本人可是自己摸索了好几天呢！~~

在真正的写驱动之前我们先了解下linux内核，linux内核采用的是模块化编程，这样可以很容易的添加或删除一个功能，同时可以在内核运行的过程中可以动态的添加功能，这部分功能的代码被称为”模块“，我们写的驱动程序就是一个模块，但模块不仅仅局限于驱动，文件系统、网络……，都可以是模块。我们在真正的写驱动之前我们先需要了解模块的结构。

一、模块的编写

linux驱动是C语言编写的，就如我们写C语言的应用程序必须要有一个叫做“main”的函数，我们也模块的时候也有些类似的东西。

下面我们就来了解下模块。模块的组成中有些是必须的，有些是可选的我们先看下这些必须的，也就是一个模块最基本的组成，下面便是一个最基本的模块：

#include <linux/module.h>
        #include <linux/kernel.h>
        #include <linux/init.h>
        MODULE_LICENSE ("GPL");
        static int __init hello_init (void)
        {
                 printk (KERN_INFO "Hello world\n");
                 return 0;
        }
        static void __exit hello_exit (void)
        {
                 printk (KERN_INFO "Goodbye world\n");
        }
        module_init (hello_init);
        module_exit (hello_exit);

这个模块的代码可以分为四部分：

1、头文件
        #include <linux/module.h>
        #include <linux/kernel.h>
        #include <linux/init.h>

这些头文件是一个模块最基本的头文件，我们写一个模块的时候需要毫无理由的加这几个头文件，这几个头文件中有我们模块中最基本的一些符号的定义，所谓的符号就是一些结构体、宏等的定义。

2、许可证的申明

MODULE_LICENSE ("GPL");

我们在写模块的时候，一般都会申明许可证用来说明我们遵循"GPL"协议。Linux内核识别的许可证有“GPL”——任意版本的GNU通用公共许可证、“GPL v2”——GPL第二版、“GPL and additional rignts”——GPL及附加权利、“Dual BSD/GPL”——BSD/GPL双许可证和“Proprietary”——专有。

虽然许可证的申明没有严格的要求，但一般我们在写驱动的时候至少会选择一个"GPL",因为如果没有许可证的申明的话，那么这个模块就是一个专有的模块，而Linux本身遵循GPL，所以不愿意非GPL的模块加入内核。一个专有模块加入内核的时候，内核会认为内核被污染了而产生抱怨，如下：

[90518.655714] hello: module license 'unspecified' taints kernel.
        [90518.657320] Disabling lock debugging due to kernel taint

3、加载函数
        static int __init hello_init (void)
        {
        printk (KERN_INFO "Hello world\n");
        return 0;
        }
        module_init (hello_init);

加载函数又叫初始化函数，是向内核添加模块的时候被执行的。

4、卸载函数

static void __exit hello_exit (void)
        {
        printk (KERN_INFO "Goodbye world\n");
        }
        module_exit (hello_exit);

卸载函数又叫清除函数，是从内核中删除一个模块的时候被执行的。

上面的四部分是一个模块中最基本的组成，有了这四部分我们就可以说这是一个模块了。

二、模块的编译

有了代码了，而代码在执行前必须先编译。和编译应用程序不同，编译模块必须依赖一个配置并且编译过的内核源码树。因为Linux内核支持多平台，所以在使用之前必须先配置，而我们编译模块必然依赖一个和我们目标平台相同的内核源码树。怎么才能使用这个内核源码树编译我们的模块呢，这个在内核中有明确的说明，可以参考Linux内核目录下Documentation/kbuild/modules.txt，按照说明我们写一个Makefile，如下：

Obj-m := hello.o
        KERNELDIR ?= /lib/modules/$(shell uname -r)/build 
        PWD := $(shell pwd)
        modules:
                 $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
        modules_install:
                 $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules_install
        clean:
                 rm -rf *.o *~ core .depend .*.cmd *.ko *.mod.c .tmp_versions Module* modules*
        .PHONY: modules modules_install clean

这个Makefile是一个通用的编译模块的Makefile，需要注意的是modules: 下一行必须要以tab键隔开，clean, PHONY同理，否则会报错——make: 没有什么可以做的为 `modules'。

在这里简单说一下内核源码树：内核源码的一种组织形式（经过编译的源代码），编写makefile时，需要指定你的内核源码树目录，方便使用内核中的符号和模块，上面已经说了，linux内核支持多平台，所以源码树也是多平台的，如：x86，arm
上面/lib/modules/$(shell uname -r)/build 这个路径就是x86的内核源码地址
针对开发板是arm架构的，需要用交叉编译器编译一个arm架构的内核源码树

在终端输入make

make -C /lib/modules/2.6.35-22-generic/build M=/home/linux/ex2-init-exit modules M=/home/linux/ex2-init-exit modules
        make[1]: Entering directory `/usr/src/linux-headers-2.6.35-22-generic'
         LD /home/linux/ex2-init-exit/built-in.o
         CC [M] /home/linux/ex2-init-exit/hello.o
         Building modules, stage 2.
                  MODPOST 1 modules
                 CC /home/linux/ex2-init-exit/hello.mod.o
                  LD [M] /home/linux/ex2-init-exit/hello.ko
        make[1]: Nothing to be done for `modules'.
        make[1]: Leaving directory `/usr/src/linux-headers-2.6.35-22-generic'

通过编译就会生成一个.ko的文件，这就是我们的模块了。

三、模块的加载和卸载

我们在终端输入:
        insmod hello.ko   插入驱动
        rmmod hello.ko 删除驱动
        然后用dmesg|tail或者dmesg –c 清除内核log，再用dmesg 查看，就能看到我们在加载函数和卸载函数里打印的内容。

至此，x86平台hello world的驱动已经演示完毕，下面讲下如何编译arm架构的。

上面的驱动hello.ko，用file hello.ko 命令看下，你会看到它是x86的，但是最终我们的驱动是需要在车机上运行的，也就是在arm架构下运行，这是你需要用交叉编译器(我这里用的是arm-linux-gcc)编译成arm平台的驱动。

四、编译成arm平台的驱动模块

安装交叉编译工具arm-linux-gcc

参考链接：http://blog.csdn.net/hanzengyi/article/details/5991915

编译hello驱动

这里需要修改下makefile，把上面的内核源码树地址

KERNELDIR ?= /lib/modules/$(shell uname -r)/build 
修改为arm的内核地址：如： KERNELDIR ?= /media/文档/xxx/kernel 
修改完makefile后，在终端输入：make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux- 进行编译，编译后的hello.ko，使用file命令看下，你就会看到是arm平台的。

传到arm架构的开发板中

把编译好的驱动hello.ko传到开发板中，可以使用adb或者360手机助手来，建议使用adb工具。

将usb线连接电脑，上传到车机的目录，我一直都是传到 /data/local/tmp 中，因为在linux运行时，其他目录都是受linux保护的，不能执行。

adb push hello.ko /data/local/tmp

在终端敲上面的命令，把驱动传到开发板的/data/local/tmp目录下。

有没有传成功？ 你可以使用adb shell 或者 连接串口线用超级终端或putty和开发板通信，进入开发板，然后打ls命令看下。（具体串口线怎么连接，超级终端或putty怎么使用，串口线需要根据实际的开发板的原理图，而超级终端或putty可以网上找）

在开发板中加载和卸载

上传到开发板中后，就可以使用和x86一样的命令来加载、卸载模块：insmod,rmmod,lsmod，dmesg, dmesg -c

五、总结

本文讲了x86、arm架构下hello world驱动的编写、编译、加载、卸载、dmesg查看内核log，您应该对内核驱动的开发流程有个了解，为以后编写复杂驱动打下基础。