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：flying0216@foxmail.com
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
* initialized data (doesn't apply to uninitialized data)
* as `initialization' functions. The kernel can take this
* as hint that the function is used only during the initialization
* phase and free up used memory resources after

* Usage:
* For functions:
*
* You should add __init immediately before the function name, like:
*
* static void __init initme(int x, int y)
* {
*    extern int z; z = x * y;
* }
*
* If the function has a prototype somewhere, you can also add
* __init between closing brace of the prototype and semicolon:
*
* extern int initialize_foobar_device(int, int, int) __init;
*
* For initialized data:
* You should insert __initdata between the variable name and equal
* sign followed by value, e.g.:
*
* static int init_variable __initdata = 0;
* static const char linux_logo[] __initconst = { 0x32, 0x36, ... };
*
* Don't forget to initialize data not at file scope, i.e. within a function,
* as gcc otherwise puts the data into the bss section and not into the init
* section.
*
* Also note, that this data cannot be "const".
*/

/* These are for everybody (although not all archs will actually discard it in modules) */
#define __init          __section(.init.text) __cold notrace
#define __initdata      __section(.init.data)
#define __initconst     __section(.init.rodata)
#define __exitdata      __section(.exit.data)
#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。