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在Linux內(nèi)核中增加新驅(qū)動(dòng)模塊

slimfeng >《linux》

2019.04.10

關(guān)注

開發(fā)環(huán)境

開發(fā)板：A33-Vstar

開發(fā)板系統(tǒng)： Linux/arm 3.4.39 Kernel

Ubuntu版本：Ubuntu14.04

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新增內(nèi)核驅(qū)動(dòng)，并可以通過make menuconfig配置。

內(nèi)核完整路徑：~/A33-Vstar/dragonboard/linux-3.4

1. 構(gòu)建測(cè)試模塊：hello

1.1 在linux-3.4/drivers/下新建目錄hello

cd linux-3.4/drivers/

mkdir hello

1.2 在hello/下新建hello.c Makefile Kconfig三個(gè)文件

hello.c：

#include <linux/module.h> //所有模塊都需要的頭文件
#include <linux/init.h>   // init&exit相關(guān)宏
#include <linux/kernel.h>
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("baoli");
MODULE_DESCRIPTION("hello world module");
static int __init hello_init(void)
{
      printk(KERN_WARNING "hello world.\n");
      return 0;
}
static void __exit hello_exit(void)
{
      printk(KERN_WARNING "hello exit!\n");
}
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

Makefile：

obj-$(CONFIG_HELLO) += hello.o

Kconfig：

menu "HELLO TEST Driver "
comment "HELLO TEST Driver Config"
config HELLO
	tristate "hello module test"
	default m
	help
	This is the hello test driver --by baoli.
endmenu

1.3 修改上一級(jí)目錄的Kconfig和Makefile

進(jìn)入linux-3.4/drivers/

1）編輯Makefile，在后面添加一行：

obj-$(CONFIG_HELLO) += hello/

2）編輯Kconfig，在后面添加一行：

source "drivers/hello/Kconfig"

注：某些內(nèi)核版本需要同時(shí)在arch/arm/Kconfig中添加：source "drivers/hello/Kconfig"

2. make menuconfig配置

1）執(zhí)行：make menuconfig ARCH=arm

2）選擇并進(jìn)入：Device Drivers選項(xiàng)

可以看到新增 HELLO TEST Driver選項(xiàng)

3）進(jìn)入 HELLO TEST Driver選項(xiàng)

可以選擇<m> <y> <n>，分別為編譯成內(nèi)核模塊、編譯進(jìn)內(nèi)核、不編譯。

3. 編譯

退出保存后進(jìn)入：cd ~/A33-Vstar/dragonboard/

執(zhí)行：sudo ./build.sh 編譯內(nèi)核

1）如果選擇編譯成模塊<m>

編譯內(nèi)核過程中，會(huì)有如下輸出：

LD drivers/hello/built-in.o

CC [M] drivers/hello/hello.o

CC drivers/hello/hello.mod.o

LD [M] drivers/hello/hello.ko

2）如果選擇編譯進(jìn)內(nèi)核<y>

編譯內(nèi)核過程中，會(huì)有如下輸出：

CC drivers/hello/hello.o

LD drivers/hello/built-in.o

編譯完成后，drivers/hello/下新增hello.o和hello.ko，并且/linux-3.4/output/lib/modules/3.4.39/下也會(huì)有hello.ko。

4. 測(cè)試

4.1 編譯成內(nèi)核模塊

下載鏡像至A33開發(fā)板，使用minicom 超級(jí)終端和開發(fā)板連接。

cd /lib/modules/3.4.39

可看到hello.ko在此路徑下。

1）inmod hello.ko

dmesg | tail 顯示hello world.

2）rmmod hello

dmesg | tail 顯示hello exit!

注：hello.ko已經(jīng)被打包進(jìn)系統(tǒng)鏡像文件，在路徑/lib/modules/3.4.39 下，所以下載安裝鏡像后不需要再重新拷貝鏡像至開發(fā)板。

4.2 編譯進(jìn)內(nèi)核

下載鏡像至A33開發(fā)板，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)在超級(jí)終端上顯示加載信息：hello world.

5. 分析

5.1 source "drivers/hello/Kconfig"

在Kconfig中有類似語(yǔ)句：source "drivers/hello/Kconfig"

內(nèi)核源碼目錄樹中每一個(gè)Kconfig都會(huì)用source引入其所有子目錄下的Kconfig，從而保證了所有的Kconfig項(xiàng)目都被包含進(jìn)menuconfig中。這個(gè)也說明了：如果你自己在linux內(nèi)核中添加了一個(gè)文件夾，一定要在這個(gè)文件夾下創(chuàng)建一個(gè)Kconfig文件，然后在這個(gè)文件夾的上一層目錄的Kconfig中source引入這個(gè)文件夾下的Kconfig文件。

5.2 depends on

意思是本配置項(xiàng)依賴于另一個(gè)配置項(xiàng)。如果那個(gè)依賴的配置項(xiàng)為Y或者M(jìn)，則本配置項(xiàng)才有意義；如果依賴的哪個(gè)配置項(xiàng)本身被設(shè)置為N，則本配置項(xiàng)根本沒有意義。depends項(xiàng)會(huì)導(dǎo)致make menuconfig的時(shí)候找不到一些配置項(xiàng)。所以在menuconfig中如果找不到一個(gè)選項(xiàng)，但是這個(gè)選項(xiàng)在Kconfig中卻是有的，則可能的原因就是這個(gè)配置項(xiàng)依賴的一個(gè)配置項(xiàng)是不成立的。depends依賴的配置項(xiàng)可以是多個(gè)，還可以有邏輯運(yùn)算。這種時(shí)候只要依賴項(xiàng)目運(yùn)算式子的結(jié)果為真則依賴就成立。

5.3 comment

用于定義一些幫助信息，出現(xiàn)在界面的第一行。

5.4 menu/endmenu menuconfig

1)menu用于生成菜單，其格式如下：

menu "Floating poing emulation"

config FPE_NWFPE

config FPE_NWFPE_XP

.............

endmenu

menu之后的Floating poing emulation是菜單名，menu和endmenu間有很多config條目，在配置界面中如下所示：

Floating poing emulation--->

[] FPE_NWFPE

[] FPE_NWFPE_XP

2)menuconfig有點(diǎn)類似menu，但區(qū)別就在于menu后面多了一個(gè)config，這個(gè)menu是可以配置的，如下圖倒數(shù)第二行，前面比 menu類型多了一個(gè)<>，通過空格可以修改這個(gè)配置項(xiàng)的選中狀態(tài)。而且從格式上來看，也是有區(qū)別的。格式如init/Kconfig中1131行：

menuconfig MODULES

tristate "Enable loadable module support"config

if MODULES

xx

endif

也就是說，配置項(xiàng)是位于if和endif中。其中的部分就是MODULES子目錄顯示的內(nèi)容。如果選中了MODULE，那么if和endif中的內(nèi)容可以顯示。如果沒有定義，就只能進(jìn)入一個(gè)空目錄。

可以認(rèn)為是menu和config的結(jié)合體，既在前面有選項(xiàng)，回車后也可以展開。

5.5 config

config是構(gòu)成Kconfig的最基本單元，其中定義了配置項(xiàng)的詳細(xì)信息。

1) 每個(gè)config菜單項(xiàng)都要有類型定義: bool布爾類型、 tristate三態(tài)(內(nèi)建、模塊、移除)、string字符串、 hex十六進(jìn)制、 int整型。

例如：

config HELLO_MODULE

bool "hello test module"

bool 類型的只能選中或不選中，顯示為[ ];

tristate類型的菜單項(xiàng)多了編譯成內(nèi)核模塊的選項(xiàng)，顯示為< > , 假如選擇編譯成內(nèi)核模塊，則會(huì)在.config中生成一個(gè) CONFIG_HELLO_MODULE=m的配置，假如選擇內(nèi)建，就是直接編譯成內(nèi)核鏡像，就會(huì)在.config中生成一個(gè) CONFIG_HELLO_MODULE=y的配置。

2) default：默認(rèn)值

比如config類型是tristate，則默認(rèn)值可以是y 、m、n。

5.6 Kconfig和.config文件和Makefile三者的關(guān)聯(lián)

經(jīng)過menuconfig配置之后保存，就會(huì)在內(nèi)核頂層目錄下生成.config文件。

=y表示該配置將會(huì)被編譯進(jìn)內(nèi)核，=m表示該配置需要單獨(dú)編譯成模塊。

內(nèi)核頂層makefile會(huì)調(diào)用.config文件，引用.config里的配置，進(jìn)而選擇性的編譯內(nèi)核驅(qū)動(dòng)模塊。

配置項(xiàng)被配置成Y、N、M會(huì)影響“.config”文件中的CONFIG_XXX變量的配置值?！?config”中的配置值（=y、=m、沒有）會(huì)影響最終的編譯鏈接過程。如果=y則會(huì)被編入（built-in），如果=m會(huì)被單獨(dú)連接成一個(gè)”.ko”模塊，如果沒有則對(duì)應(yīng)的代碼不會(huì)被編譯。那么這是怎么實(shí)現(xiàn)的？都是通過makefile實(shí)現(xiàn)的。

如makefile中：obj-$(CONFIG_DM9000) += dm9000.o，

如果CONFIG_DM9000變量值為y，則obj += dm9000.o，因此dm9000.c會(huì)被編譯；如果CONFIG_DM9000變量未定義，則dm9000.c不會(huì)被編譯。如果CONFIG_DM9000變量的值為m則會(huì)被連接成“.ko”模塊。

6. 問題及解決