LINUX设备驱动开发入门之环境搭建

作者:hustyangju 和linux相关  
一个基本的Linux设备驱动开发环境由宿主机和目标机组成,宿主机就是用来做驱动开发工作的主机,目标机就是用来运行和测试设备驱动的主机,在宿 主机上需要有开发工具(gcc,gdb,make等)和linux源码(版本要对应目标机上的linux内核),而目标机上只要运行linux即可。由于 步骤有所不同,下面分为普通Linux设备驱动开发和嵌入式Linux设别驱动开发两种情况来讲述环境的搭建和驱动程序的编译:


(一)普通Linux设备驱动开发


普通Linux主要是区分于嵌入式Linux(一般指uClinux),在这种开发中宿主机和目标机可以是一台主机,即在本机上开发编译然后在本机 上加载运行(Linux设备驱动也可以直接编译进内核,但为了开发工作方便,一般采用动态加载的方式),当然也可以是两台主机,如果是两台主机的话,要保 证宿主机上的linux源码的版本号与目标机中的linux内核版本一致。普通Linux设备驱动开发的步骤如下:


在宿主机上安装开发工具和下载linux源码(要求版本号和目标机上的linux内核版本一致)。开发工具主要有gcc、gdb、make等,这些工具在redhat或fc中默认就安装了,在debian或Ubuntu中可以通过下面这个命令安装:
apt-get install build-essential
linux源码可以通过以下几种途径获得:
直接去www.kernel.org下载
通过包管理工具下载源码,在debian和Ubuntu中可以通过下面这个命令下载,
apt-get install linux-source-(版本号) ,下载后的文件在/usr/src目录中,解压到该目录即可
将源码解压到/usr/src/目录后,进入linux-source-(版本号)目录中执行下面几个命令:
make oldconfig
make prepare
make scripts


编写Linux驱动程序,以一个最简单的hello.c为例,hello.c的内容如下:


#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");
写Makefile文件,一个示例如下,里面各项参数根据实际情况更改:


#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
编译,在hello.c和Makefile所在目录下执行 make 即可,编译后在当前目录生成hello.ko文件
加载并测试:加载使用insmod或modprobe命令来实现,如在当前路径执行如下代码:
insmod hello.ko 或 modprobe hello
注意,如果在虚拟终端加载内核的话,将看不到内核打印信息,因为内核打印信息不会输出到虚拟终端,而是输出到/proc/kmsg文件中,所以可以通过以下方式查看内核信息:
cat /proc/kmsg 会一直打印,需要Ctrl-C手动终止
dmesg 或 dmesg | tail -N ,N为一数字,表示显示最后N行
卸载:使用rmmod命令卸载驱动模块,如 rmmod hello
(二)嵌入式Linux设备驱动开发


这种开发中一般目标机为带有嵌入式处理器的开发板,而宿主机为PC,开发环境需要在宿主机上搭建,嵌入式Linux设备驱动开发的步骤如下:


在宿主机上下载嵌入式Linux的源码,并安装嵌入式Linux开发工具(针对于不同的嵌入式处理器,工具也有所不同,如对应于Arm的arm-gcc系列,针对nios2处理器的nios2-cc系列)
编写Linux设备驱动驱动程序,还以上面给出的hello.c为例,将该文件复制到(linux 源码目录)/drivers/(目标文件夹)/中
在(目标文件夹)中创建Makefile和Kconfig(菜单配置文件),内容分别如下:


#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"写成"bool",则该模块只能选为Y(编译进内核)或N(不选择),不能选为M(编译为模块,可动态加载)


修改上层目录( linux内核源码目录/drivers/)中的Makefile和Kconfig文件,Makefile中加入如下语句:


#makefile
obj-y += (目标文件夹)


(此处有多种写法,这只是其中一种)
Kconfig中加入如下语句:


#Kconfig
source "drivers/(目标文件夹)/Kconfig"
编译内核:几个基本的命令及选择界面如下:
make menuconfig 执行到这一步后,会看到下面这个界面:
      
其中Vendor/Product...是选择处理器厂家和型号的,Kernel/Library...是配置应用程序的,按空格键或回车键可以进入选项进行配置,用上下键移动到Kernel/Library...菜单上,按空格或回车进入下面的内核配置界面:
   




在该界面有两个Customize...选项,第一个是选择自定义配置内核,第二个是选择自定义配置应用程序,按空格键可以选择这些选项,选择后按 exit键退出,选择是否保存的时候选择“yes“,如果选择了第一个Customize...,则退出后会自动进入内核配置界面,如下图:
 




该界面有很多选项,这里不细讲,我们要配置驱动模块,就用上下键移动到Device Drivers上,然后按回车或空格键进入,设备驱动配置界面如下图:
 




这里就是linux-2.X/drivers/Kconfig里的内容了,下面那个绿色的V(+)表示这一页没显示完,可以用下键继续往下浏览,找到我们自己的菜单名,然后按回车或空格进入,我的模块配置界面如下:
 




用M键使选项前的尖括号里显示M表示该模块要动态加载,也可以按y键选择直接编辑进内核,选择完后exit退出,选择yes或no的对话框通一选yes。
make romfs #第一次编译内核前一定要有该步骤
make


加载测试:将生成的zImage文件下载到开发板,开发板上的嵌入式Linux启动后可以用insmod或modprobe加载驱动模块,测试完毕后可以通过rmmod命令卸载驱动模块

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