如何编写一个简单的Linux驱动（一）

前言

　　最近在学习Linux驱动，记录下自己学习的历程。

驱动的基本框架

　　Linux驱动的基本框架包含两部分，“模块入口、出口的注册”和“模块入口、出口函数的实现”，如下方代码。　　

 static int __init shanwuyan_init(void)    //驱动入口函数
 {
     return ;
 }

 static void __exit shanwuyan_exit(void)    //驱动出口函数
 {

 }

 module_init(shanwuyan_init);    //注册入口函数
 module_exit(shanwuyan_exit);    //注册出口函数

　　其中，module_init()和module_exit()两个函数的作用是注册驱动的入口“shanwuyan_init”和出口“shanwuyan_exit”。加载驱动时会运行入口函数，卸载驱动时会运行出口函数。入口函数的作用是加载驱动时做一些初始化工作，比如注册设备、申请设备号、生成设备节点等等，其返回值为int类型；出口函数的作用是卸载驱动时做一些善后操作，比如注销设备、注销设备号、销毁类等等。

一个基本驱动的编写

　　本文的主要目的是让读者了解驱动的基本框架，我们先不实现注册设备、申请设备号、注销设备等复杂的工作。

　　为了让驱动的加载和卸载工作更直观得为程序员所观察，我们可以在入口函数和出口函数中添加打印语句，这样每次加载和卸载驱动的时候，程序员都能在终端观察到相应的信息，如下方代码。　　

 static int __init shanwuyan_init(void)    //驱动入口函数
 {
     printk(KERN_EMERG "shanwuyan_init\r\n");
     return ;
 }

 static void __exit shanwuyan_exit(void)    //驱动出口函数
 {
     printk(KERN_EMERG "shanwuyan_exit\r\n");
 }

　　“printk”函数是什么？说到打印，有C语言基础的读者首先想到的可能就是“printf”函数，但是“printf”只能在应用层面工作，而设备驱动是工作在内核态下的，所以“printf”不能在设备驱动中工作。在内核态下的打印函数是“printk”函数。KERN_EMERG是打印优先级，这里采用了最高优先级。

　　再加上头文件以及注册用的函数，可以得到一个相对完整的代码。　　　　

 /* 源代码文件名为：shanwuyan.c */
 #include <linux/module.h>
 #include <linux/kernel.h>
 #include <linux/init.h>
 #include <linux/fs.h>
 #include <linux/uaccess.h>

 static int __init shanwuyan_init(void)    //驱动入口函数
 {
     printk(KERN_EMERG "shanwuyan_init\r\n");
     return ;
 }

 static void __exit shanwuyan_exit(void)    //驱动出口函数
 {
     printk(KERN_EMERG "shanwuyan_exit\r\n");
 }

 module_init(shanwuyan_init);    //注册入口函数
 module_exit(shanwuyan_exit);    //注册出口函数

　　该设备驱动实现的功能是：加载驱动时打印字符串“shanwuyan_init”，卸载驱动时打印字符串“shanwuyan_exit”。

Makefile文件的编写

　　Makefile文件没什么可说的，代码如下。　　

 #!/bin/bash

 obj-m += shanwuyan.o    #此处要和你的驱动源文件同名

 KDIR := /home/topeet/Android/iTop4412_Kernel_3.0    #这里是你的内核目录

 PWD ?= $(shell pwd)

 all:
     make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules    #make操作

 clean:
     make -C $(KDIR) M=$(PWD) clean    #make clean操作

应用

　　编译，并加载生成的“shanwuyan.ko”文件，加载驱动和卸载驱动的命令如下。　　

 insmod shanwuyan.ko #加载驱动
 rmmod shanwuyan.ko #卸载驱动，如果该命令不起作用，请用下方的命令
 rmmod shanwuyan    #卸载驱动

　　进入到驱动文件所在的路径下，并在命令行输入加载驱动的命令“insmod shanwuyan.ko”，可以看到驱动入口函数打印出来的字符串信息“shanwuyan_init”。

　　但是终端还打印了两行警告信息“shanwuyan: module license 'unspecified' taints kernel”和“Disabling lock debugging due to kernel”，这是因为我们没有在代码中加入同意开源协议，所以终端打印该信息。需要注意的是，该警告信息只有在系统启动后第一次加载驱动时才会打印，卸载掉之后，如果不重启系统，再加载驱动时就不会再打印这两行警告信息了。

　　打开源文件，加入GPL开源协议，一个完整的基本驱动框架就完成了，全部代码如下。

 /* 源代码文件名为：shanwuyan.c */
 #include <linux/module.h>
 #include <linux/kernel.h>
 #include <linux/init.h>
 #include <linux/fs.h>
 #include <linux/uaccess.h>

 static int __init shanwuyan_init(void)    //驱动入口函数
 {
     printk(KERN_EMERG "shanwuyan_init\r\n");
     return ;
 }

 static void __exit shanwuyan_exit(void)    //驱动出口函数
 {
     printk(KERN_EMERG "shanwuyan_exit\r\n");
 }

 module_init(shanwuyan_init);    //注册入口函数
 module_exit(shanwuyan_exit);    //注册出口函数

 MODULE_LICENSE("GPL");    //同意GPL开源协议，就不会打印警告信息了
 MODULE_AUTHOR("shanwuyan");    //还可以再添加上作者名称

　　再次编译，重启系统，并加载驱动，这次不会再打印警告信息了，只打印了我们在入口函数中写的字符串，如下图。

　　使用“rmmod shanwuyan”命令卸载驱动，出现错误，如下图。　　

　　这是我们需要创建文件夹“/lib/modules”，创建后再次卸载驱动，又出现了错误，如下图。

　　我们按照错误信息，创建文件夹“/lib/modules/3.0.15”（根据内核版本的不同而不同），再次卸载驱动，成功，打印出来我们想要的字符串信息“shanwuyan_exit”。