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Linux设备驱动开发环境的搭建

嵌入式 admin 6年前 (2014-03-09) 332次浏览 已收录 扫描二维码

经过两周的摸索,终于对Linux设备驱动开发有了个初步的认识,下面对Linux设备驱动开发环境的搭建做个小结,以方便自己以后查询,同时也能给同道的初学者一点帮助。

刚接触Linux设备驱动时,初学者往往连如何编译驱动程序都不懂,更别说编译进内核或加载测试了。一般都是在网上找个最
简单的
helloworld驱动程序,然后严格按照网上所说的步骤编译,结果却得到一大堆见都没见过的错误,更不要说根据错误信息来解决问题了,很多人到这里就
不知道如何往下进行了。十几天前我也卡在这里很长时间,现在知道所以然了就记下来,些许对一些同道者有帮助。

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:

  1. 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

  2. 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
    ");
        return 0;
    }
    
    static void hello_exit(void)
    {
        printk(KERN_ALERT "Goodbey linux_driver_module
    ");
    }
    
    module_init(hello_init);
    module_exit(hello_exit);
    MODULE_LICENSE("GPL");
    MODULE_AUTHOR("lpj");
  3. 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
  4. 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
  5. 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
  6. 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:

  1. 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)
  2. 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
  3. 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)

  4. 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”

  5. 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:

Linux设备驱动开发环境的搭建
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:
Linux设备驱动开发环境的搭建

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:
Linux设备驱动开发环境的搭建

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:
Linux设备驱动开发环境的搭建

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:
Linux设备驱动开发环境的搭建

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

  1. 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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关于作者:
少将,关注Web全栈开发、项目管理,持续不断的学习、努力成为一个更棒的开发,做最好的自己,让世界因你不同。