驱动开发——入门到入职1-Toy模板网

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1.驱动的种类

字符设备驱动：按照字节流来访问，只能顺序访问，不能无序访问的设备

块设备驱动：按照block(512字节)访问，可以随机访问的设备。

网络设备驱动：网络设备没有设备节点，控制网卡硬件，负责网络数据收发的代码就是网络设备驱动

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2.linux内核模

2.1内核模块的三要

入口：资源申请，在安装驱动的时候执行insmod
出口：资源释放，在卸载驱动的时候执行rmmod
许可证:内核模块必须遵从GPL开源协议

2.2内核模块代码实例

 #include <linux/init.h>
 #include <linux/module.h>
 // 入口
 // static:限定作用域
 // int:返回值类型
 // __init：给编译器使用，将demo_init放在.init.text段中
 // #define __init __section(".init.text")  vmlinux.lds 链接脚本
 // uImage-zImage-Image-vmlinux
 // demo_init:入口函数的名字，一般的写法：led_init adc_init uart_init
 // (void):没有参数
 static int __init demo_init(void)
 {
     return 0;
 }
 // 出口
 // static:限定作用域
 // void:返回值类型
 // __exit：给编译器使用，将demo_exit放在.exit.text段中
 // #define __exit __section(".exit.text")  vmlinux.lds 链接脚本
 // uImage-zImage-Image-vmlinux
 // demo_exit:出口函数的名字，一般的写法：led_exit adc_exit uart_exit
 // (void):没有参数
 static void __exit demo_exit(void)
 {
 }
 module_init(demo_init); //告诉内核入口
 module_exit(demo_exit); //告诉内核出口
 MODULE_LICENSE("GPL"); // 许可证

2.5内核模块的编

方法1：内部编译

将demo.c拷贝到/drivers/char/
修改当前目录下的Kconfig文件

473 config DEMO

474 tristate "demo demo demo"
通过make menuconfig进行选配

<M> demo demo demo (NEW)

Y :编译到uImage

M:模块化编译
.config生成编译选项

CONFIG_DEMO=m

CONFIG_DEMO=y

#CONFIG_DEMO is not set
修改Makefile文件

obj-$(CONFIG_demo) += demo.o

obj-m +=demo.o

obj-y +=demo.o
编译

make uImage LOADADDR=0xc2000000

make modules ----->demo.ko

方法2：外部编译

 KERNELDIR := /home/linux/linux-5.10.61
 PWD := $(shell pwd)
 all:
  make -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
  @#make -C $(KERNELDIR) 进入内核顶层目录下
  @#读取内核顶层目录下的Makefile文件对着它执行
  @#make M=$(PWD) modules
  @#对着当前PWD路径执行make modules模块化编译
 clean:
  make -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) clean
 
 obj-m:=demo.o

通用的Makefile

make arch=arm modname=demo 编译开发板可以安装的模块

make arch=x86 modname=demo 编译ubuntu可以安装的模块

 arch ?= x86
 modname ?= demo
 
 ifeq ($(arch),arm)
  KERNELDIR := /home/linux/linux-5.10.61
 else
  KERNELDIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/build/
 endif
 
 PWD := $(shell pwd)
 all:
  make -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
 clean:
  make -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) clean
 
 obj-m:=$(modname).o

2.6内核模块的安装

sudo insmod demo.ko 安装内核模块

lsmod 查看内核模块

sudo rmmod demo 卸载内核模块

3.内核模块打印语句printk使用

3.1printk的语法格式

printk(消息级别 "控制格式")； //指定消息级别

或

printk("控制格式")； //使用默认消息级别

3.2printk的打印级别

内核中一共有8种打印级别，数值越小级别越高。

 #define KERN_EMERG   "0"    /* system is unusable */
 #define KERN_ALERT   "1"    /* action must be taken immediate*/
 #define KERN_CRIT    "2"    /* critical conditions */        
 #define KERN_ERR     "3"    /* error conditions */
 #define KERN_WARNING     "4"    /* warning conditions */
 #define KERN_NOTICE  "5"    /* normal but significant conditi*/
 #define KERN_INFO    "6"    /* informational */
 #define KERN_DEBUG   "7"    /* debug-level messages */

3.3printk通过打印级别过来信息

只有消息的级别高于终端的级别的时候消息才会在终端上回显

cat /proc/sys/kernel/printk

4 4 1 7

4：终端的级别

4：消息默认级别

1：终端最大级别

7：终端最小级别

修改默认消息级别的方法：

su root

echo 4 3 1 7 > /proc/sys/kernel/printk

3.4进入/退出虚拟终端

进入虚拟终端：ctrl + fn +alt +[F2~F6]

退出虚拟终端：ctrl + fn + alt + F1

3.5printk函数的实例

 #include <linux/init.h>
 #include <linux/module.h>
 // 入口
 static int __init demo_init(void)
 {
     printk(KERN_ERR "this is test printk kern_err\n");
     printk(KERN_INFO "this is test printk kern_info\n");
     printk("%s:%s:%d\n",__FILE__,__func__,__LINE__);
     return 0;
 }
 // 出口
 static void __exit demo_exit(void)
 {
     printk("%s:%s:%d\n",__FILE__,__func__,__LINE__);
 }
 module_init(demo_init); //告诉内核入口
 module_exit(demo_exit); //告诉内核出口
 MODULE_LICENSE("GPL"); // 许可证

3.6内核打印消息的查看方法

dmesg (从内核启动到当前时候内核打印的所有信息)

sudo dmesg -C //直接清除打印信息

sudo dmesg -c //先将信息显示到终端上然后在清除

4.内核模块传参

4.1内核模块传参的API

 module_param(name, type, perm)
 功能：接收命令行传递的参数
 参数：
     @name:变量名
     @type:变量的类型 
         /* Standard types are:
          *  byte, hexint, short, ushort, int, uint, long, ulong
          *  charp: a character pointer  
          *  bool: a bool, values 0/1, y/n, Y/N.
          *  invbool: the above, only sense-reversed (N = true).
          */
  @perm:权限，如果填写的不是0，就是在sys目录下产生一个文件，文件的权限就是perm
    最大权限0664
 MODULE_PARM_DESC(_parm, desc)
 功能：对传递的变量进行字符串描述
 参数：
     @_parm:变量名
     @desc:描述的字符串

4.2内核模块传参的实例

 #include <linux/init.h>
 #include <linux/module.h>
 
 int backlight=127;
 module_param(backlight,int,0664);
 MODULE_PARM_DESC(backlight,"this is backlight var,range[0-255],default:127");
 
 // 入口
 static int __init demo_init(void)
 {
     printk("%s:%d\n",__func__,backlight);
     printk("%s:%s:%d\n",__FILE__,__func__,__LINE__);
     return 0;
 }
 // 出口
 static void __exit demo_exit(void)
 {
     printk("%s:%d\n",__func__,backlight);
     printk("%s:%s:%d\n",__FILE__,__func__,__LINE__);
 }
 module_init(demo_init); //告诉内核入口
 module_exit(demo_exit); //告诉内核出口
 MODULE_LICENSE("GPL"); // 许可证

4.3内核模块传参的测试流程

编译模块 make arch=x86 modname=demo
查看内核模块可传参的变量
安装命令行传参

sudo insmod demo.ko a=255
通过属性文件传参

/sys/module/驱动命名的目录/parameters

-rw-rw-r-- 1 root root 4096 3月 27 16:24 a

cat a //查看a文件中的内容

su root

echo 128 > a //修改a文件中的内容
通过dmesg查看现象dmesg

4.4内核模块传参练习

使用内核模块传参1个字节的变量
使用内核模块传参传递字符串

 #include <linux/init.h>
 #include <linux/module.h>
 
 unsigned char a = 'A';  //不能够传递字符
 module_param(a, byte, 0664);
 MODULE_PARM_DESC(a, "this is uchar var");
 
 char* p = "hello driver";   //字符串中不能有空格
 module_param(p, charp, 0664);
 MODULE_PARM_DESC(p, "this is char * var");
 // 入口
 static int __init demo_init(void)
 {
     printk("%s:a = %c\n", __func__, a);
     printk("%s:p = %s\n", __func__, p);
     printk("%s:%s:%d\n", __FILE__, __func__, __LINE__);
     return 0;
 }
 // 出口
 static void __exit demo_exit(void)
 {
     printk("%s:a = %c\n", __func__, a);
     printk("%s:p = %s\n", __func__, p);
     printk("%s:%s:%d\n", __FILE__, __func__, __LINE__);
 }
 module_init(demo_init); // 告诉内核入口
 module_exit(demo_exit); // 告诉内核出口
 MODULE_LICENSE("GPL"); // 许可证
 MODULE_AUTHOR("dzs daizs_bj@hqyj.com");

5.导出符号表

5.1什么是导出符号表

在内核中有两个模块demoA和demoB.如果demoA模块中实现了add函数，

此时demoB模块是可以调用demoA中的add函数的，因为两个模块都运行

同一个3-4G的内核空间，但是demoB如何拿到demoA中的add函数那？通

过导出符号表完成。

5.2导出符号表的API

 EXPORT_SYMBOL_GPL(sym)
 功能：导出符号表
 参数：
     @sym:函数名

5.3导出符号表的实例

demoA.c

 #include <linux/init.h>
 #include <linux/module.h>
 int add(int a,int b)
 {
     return (a+b);
 }
 EXPORT_SYMBOL_GPL(add);
 
 static int __init demoA_init(void)
 {
     printk("%s:%s:%d\n", __FILE__, __func__, __LINE__);
     return 0;
 }
 static void __exit demoA_exit(void)
 {
     printk("%s:%s:%d\n", __FILE__, __func__, __LINE__);
 }
 module_init(demoA_init);
 module_exit(demoA_exit);
 MODULE_LICENSE("GPL");

demoB.c

 #include <linux/init.h>
 #include <linux/module.h>
 extern int add(int ,int);
 
 static int __init demoB_init(void)
 {
     printk("sum = %d\n",add(100,200));
     printk("%s:%s:%d\n", __FILE__, __func__, __LINE__);
     return 0;
 }
 static void __exit demoB_exit(void)
 {
     printk("%s:%s:%d\n", __FILE__, __func__, __LINE__);
 }
 module_init(demoB_init);
 module_exit(demoB_exit);
 MODULE_LICENSE("GPL");