linux设备驱动--HelloWorld

linux设备驱动--HelloWorld

最近正在学习设备驱动开发，因此打算写一个系列博客，即是对自己学习的一个总结，也是对自己的一个督促，有不对，不足，需要改正的地方还望大家指出，而且希望结识志同道合的朋友一起学习技术，共同进步。

作者：liufei_learning（转载请注明出处）

email：[e-mail]

IT学习交流群：160855096

开发环境：Win7(主机) + VisualBox + ubuntu10.10(虚拟机) + TQ2440开发板(2.6.30.4内核)

功能： 1.ubuntu下helloworld模块的实现

2.TQ2440下helloworld模块的实现

目录： 1.源码

2.实现步骤

Ubuntu下helloworld模块的实现

遇到的问题及解决方案

TQ2440下helloworld模块的实现

遇到的问题及解决方案

3.分析

1）__init__exit

2）module_init() 与 module_exit()

3）MODULE_LICENSE

4）Makefile解析

5）printk()解析

源码：

/* hello.c */
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("liufei_learning");
MODULE_DESCRIPTION("Hello world module");

static int __init hello_init(void)
{
	printk(KERN_NOTICE "hello world!\n");
	return 0;
}
static void __exit hello_exit(void)
{
	printk(KERN_NOTICE "hello exit!\n");
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

Makefile

ifneq ($(KERNELRELEASE),)

obj-m :=hello.o

else
KDIR:= /lib/modules/2.6.35-22-generic/build

all:
	make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules 
clean:
	rm -f *.ko *.o *.mod.o *.mod.c .symvers


endif

实现步骤:

ubuntu下helloworld模块的实现

1.建立hello.c Makefile文件

Makefile文件注意红色部分,2.6.35-22-generic改为本机的

ifneq($(KERNELRELEASE),)

obj-m :=hello.o

else

KDIR:= /lib/modules/2.6.35-22-generic/build

2.进入所在目录执行 make命令

3.加载模块insmod hello.ko

4.查看以安装模块 lsmod

实验结果：

5.卸载模块rmmod

遇到的问题:

printk无法打印,这是因为printk无法再图形界面下显示在ubuntu里使用printk函数打印的信息被写到/var/log/syslog里, 使用dmesg-c 也可查看

实验结果：

TQ2440下helloworld模块的实现

1.在内核源码 drivers/char/下建立一个 fly_hello.c文件(内容同上)

2.修改同目录下Kconfig

在menu "Character devices"后添加

config FLY_HELLO

tristate"TQ2440 Hello Driver"

dependson ARCH_S3C2440

---help---

TQ2440 Hello Driver

3.修改同目录下Makefile文件

obj-y+= mem.o random.o tty_io.o n_tty.o tty_ioctl.o tty_ldisc.o tty_buffer.otty_port.o后添加

obj-$(CONFIG_FLY_HELLO)+=fly_hello.o

4.配置内核make menuconfig

DeviceDrivers--->

Character device---->

<M>TQ2440 Hello Driver

5.makeSUBDIR=drivers/char/ modules

6.复制drivers/char/下的fly_hello.ko开发板/lib/modules/2.6.30.4-EmbedSky下

7.insmod rmmod

结果截图：

遇到的问题:

卸载的时候出现rmmod: chdir(/lib/modules): No such file or directory错误

现在的内核模块在插入卸载时都会要转到/lib/modules/内核版本号/这个目录里。所以只要建立这个目录并且把要使用的模块.ko文件复制到这个目录就行了。

分析:

一.__init __exit

/* These macros are used to mark some functions or 
   7 * initialized data (doesn't apply to uninitialized data)
   8 * as `initialization' functions. The kernel can take this
   9 * as hint that the function is used only during the initialization
  10 * phase and free up used memory resources after
  11 *
  12 * Usage:
  13 * For functions:
  14 * 
  15 * You should add __init immediately before the function name, like:
  16 *
  17 * static void __init initme(int x, int y)
  18 * {
  19 *    extern int z; z = x * y;
  20 * }
  21 *
  22 * If the function has a prototype somewhere, you can also add
  23 * __init between closing brace of the prototype and semicolon:
  24 *
  25 * extern int initialize_foobar_device(int, int, int) __init;
  26 *
  27 * For initialized data:
  28 * You should insert __initdata between the variable name and equal
  29 * sign followed by value, e.g.:
  30 *
  31 * static int init_variable __initdata = 0;
  32 * static const char linux_logo[] __initconst = { 0x32, 0x36, ... };
  33 *
  34 * Don't forget to initialize data not at file scope, i.e. within a function,
  35 * as gcc otherwise puts the data into the bss section and not into the init
  36 * section.
  37 * 
  38 * Also note, that this data cannot be "const".
  39 */
  40
  41/* These are for everybody (although not all archs will actually
  42   discard it in modules) */
  43#define __init          __section(.init.text) __cold notrace
  44#define __initdata      __section(.init.data)
  45#define __initconst     __section(.init.rodata)
  46#define __exitdata      __section(.exit.data)
  47#define __exit_call     __used __section(.exitcall.exit)

这些宏被用来标记一些函数或者初始化数据（不适用于未初始化数据）作为初始化函数。此功能仅仅被用在初始化阶段，内核以此作为线索在使用后释放内存资源

用法：

static void __initinitme(int x, int y)

{

extern int z; z = x * y;

}

extern intinitialize_foobar_device(int, int, int) __init;

static intinit_variable __initdata = 0;

static const char

宏__init的使用会在初始化完成后丢弃该函数并收回所占内存，如果该模块被编译进内核，而不是动态加载。

宏__initdata同__init类似，只不过对变量有效。

宏__exit将忽略“清理收尾”的函数如果该模块被编译进内核。同宏__init一样，对动态加载模块是无效的。这很容易理解。编译进内核的模块是没有清理收尾工作的,而动态加载的却需要自己完成这些工作。

这些宏在头文件linux/init.h定义，用来释放内核占用的内存。 当你在启动时看到这样的Freeingunused kernel memory: 236k freed内核输出，上面的 那些正是内核所释放的。

二.module_init()与module_exit()

258/** 259 * module_init() - driver initialization entry point
 260 * @x: function to be run at kernel boot time or module insertion
 261 * 
 262 * module_init() will either be called during do_initcalls() (if
 263 * builtin) or at module insertion time (if a module).  There can only
 264 * be one per module.
 265 */
 266#define module_init(x)  __initcall(x);
 267
 268/**
 269 * module_exit() - driver exit entry point
 270 * @x: function to be run when driver is removed
 271 * 
 272 * module_exit() will wrap the driver clean-up code
 273 * with cleanup_module() when used with rmmod when
 274 * the driver is a module.  If the driver is statically
 275 * compiled into the kernel, module_exit() has no effect.
 276 * There can only be one per module.
 277 */
 278#define module_exit(x)  __exitcall(x);

module_init():驱动的入口点，在内核启动或动态加载模块时被调用

module_exit():驱动的结束点，动态卸载模块时被调用，如果被静态链接在内核，则module_exit()没有效果

三.MODULE_LICENSE

/*
 115 * The following license idents are currently accepted as indicating free
 116 * software modules
 117 *
 118 *      "GPL"                           [GNU Public License v2 or later]
 119 *      "GPL v2"                        [GNU Public License v2]
 120 *      "GPL and additional rights"     [GNU Public License v2 rights and more]
 121 *      "Dual BSD/GPL"                  [GNU Public License v2
 122 *                                       or BSD license choice]
 123 *      "Dual MIT/GPL"                  [GNU Public License v2
 124 *                                       or MIT license choice]
 125 *      "Dual MPL/GPL"                  [GNU Public License v2
 126 *                                       or Mozilla license choice]
 127 *
 128 * The following other idents are available
 129 *
 130 *      "Proprietary"                   [Non free products]
 131 *
 132 * There are dual licensed components, but when running with Linux it is the
 133 * GPL that is relevant so this is a non issue. Similarly LGPL linked with GPL
 134 * is a GPL combined work.
 135 *
 136 * This exists for several reasons
 137 * 1.   So modinfo can show license info for users wanting to vet their setup 
 138 *      is free
 139 * 2.   So the community can ignore bug reports including proprietary modules
 140 * 3.   So vendors can do likewise based on their own policies
 141 */
 142#define MODULE_LICENSE(_license) MODULE_INFO(license, _license)
 143
 144/*
 145 * Author(s), use "Name <email>" or just "Name", for multiple
 146 * authors use multiple MODULE_AUTHOR() statements/lines.
 147 */
 148#define MODULE_AUTHOR(_author) MODULE_INFO(author, _author)
 149  
 150/* What your module does. */
 151#define MODULE_DESCRIPTION(_description) MODULE_INFO(description, _description)

宏MODULE_DESCRIPTION()用来描述模块的用途。

宏MODULE_AUTHOR()用来声明模块的作者。

宏MODULE_SUPPORTED_DEVICE()声明模块支持的设备….

四.Makefile解析

KERNELRELEASE是在内核源码的顶层Makefile中定义的一个变量，在第一次读取执行此Makefile时，KERNELRELEASE没有被定义，所以make将读取执行else之后的内容，如果make的目标是clean，直接执行clean操作，然后结束。当make的目标为all时，-C $(KDIR)指明跳转到内核源码目录下读取那里的Makefile；M=$(PWD)表明然后返回到当前目录继续读入、执行当前的Makefile。当从内核源码目录返回时，KERNELRELEASE已被定义，kbuild也被启动去解析kbuild语法的语句，make将继续读取else之前的内容。else之前的内容为kbuild语法的语句，指明模块源码中各文件的依赖关系，以及要生成的目标模块名。

五.printk()

内核通过printk() 输出的信息具有日志级别，日志级别是通过在 printk() 输出的字符串前加一个带尖括号的整数来控制的，如printk("<6>Hello, world!/n");。内核中共提供了八种不同的日志级别，在 linux/kernel.h中有相应的宏对应。

#defineKERN_EMERG "<0>" /* systemis unusable */

#defineKERN_ALERT "<1>" /* actionmust be taken immediately */

#defineKERN_CRIT "<2>" /*critical conditions */

#defineKERN_ERR "<3>"/* error conditions */

#defineKERN_WARNING "<4>" /* warningconditions */

#defineKERN_NOTICE "<5>" /* normal butsignificant */

#defineKERN_INFO "<6>" /*informational */

#defineKERN_DEBUG "<7>" /*debug-level messages */

所以 printk()可以这样用：printk(KERN_INFO "Hello, world!/n");。

未指定日志级别的 printk()采用的默认级别是 DEFAULT_MESSAGE_LOGLEVEL，这个宏在 kernel/printk.c 中被定义为整数4，即对应KERN_WARNING。

在/proc/sys/kernel/printk 会显示4个数值（可由 echo修改），分别表示当前控制台日志级别、未明确指定日志级别的默认消息日志级别、最小（最高）允许设置的控制台日志级别、引导时默认的日志级别。当 printk()中的消息日志级别小于当前控制台日志级别时，printk 的信息（要有/n符）就会在控制台上显示。但无论当前控制台日志级别是何值，通过 /proc/kmsg（或使用dmesg）总能查看。另外如果配置好并运行了 syslogd 或 klogd，没有在控制台上显示的 printk 的信息也会追加到 /var/log/syslog 中。