Linux裝置驅動開發環境的搭建

經過兩周的摸索，終於對Linux裝置驅動開發有了個初步的認識，下面對Linux裝置驅動開發環境的搭建做個小結，以方便自己以後查詢，同時也能給同道的初學者一點協助。

剛接觸Linux裝置驅動時，初學者往往連如何編譯驅動程式都不懂，更別說編譯進核心或載入測試了。一般都是在網上找個最簡單的 helloworld驅動程式，然後嚴格按照網上所說的步驟編譯，結果卻得到一大堆見都沒見過的錯誤，更不要說根據錯誤資訊來解決問題了，很多人到這裡就 不知道如何往下進行了。十幾天前我也卡在這裡很長時間，現在知道所以然了就記下來，些許對一些同道者有協助。

一個基本的Linux裝置驅動開發環境由宿主機和目標機組成，宿主機就是用來做驅動開發工作的主機，目標機就是用來運行和測試裝置驅動的主機，在宿 主機上需要有開發工具（gcc，gdb，make等）和linux源碼（版本要對應目標機上的linux核心），而目標機上只要運行linux即可。由於 步驟有所不同，下面分為普通Linux裝置驅動開發和嵌入式Linux設別驅動開發兩種情況來講述環境的搭建和驅動程式的編譯：

（一）普通Linux裝置驅動開發

普通Linux主要是區分於嵌入式Linux（一般指uClinux），在這種開發中宿主機和目標機可以是一台主機，即在本機上開發編譯然後在本機 上載入運行（Linux裝置驅動也可以直接編譯進核心，但為了開發工作方便，一般採用動態載入的方式），當然也可以是兩台主機，如果是兩台主機的話，要保 證宿主機上的linux源碼的版本號碼與目標機中的linux核心版本一致。普通Linux裝置驅動開發的步驟如下：

1. 在宿主機上安裝開發工具和下載linux源碼（要求版本號碼和目標機上的linux核心版本一致）。開發工具主要有gcc、gdb、make等，這些工具在redhat或fc中預設就安裝了，在debian或Ubuntu中可以通過下面這個命令安裝：
   apt-get install build-essential
   linux源碼可以通過以下幾種途徑獲得：
   • 直接去www.kernel.org下載
   • 通過包管理工具下載源碼，在debian和Ubuntu中可以通過下面這個命令下載，
     apt-get install linux-source-(版本號碼) ，下載後的檔案在/usr/src目錄中，解壓到該目錄即可

   將源碼解壓到/usr/src/目錄後，進入linux-source-(版本號碼)目錄中執行下面幾個命令：
   make oldconfig
make prepare
make scripts

2. 編寫Linux驅動程式，以一個最簡單的hello.c為例，hello.c的內容如下：

   
   #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");

3. 寫Makefile檔案，一個樣本如下，裡面各項參數根據實際情況更改：

   
   #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. 編譯，在hello.c和Makefile所在目錄下執行 make 即可，編譯後在目前的目錄產生hello.ko檔案
5. 載入並測試：載入使用insmod或modprobe命令來實現，如在當前路徑執行如下代碼：
   insmod hello.ko 或 modprobe hello
   注意，如果在虛擬終端載入核心的話，將看不到核心列印資訊，因為核心列印資訊不會輸出到虛擬終端，而是輸出到/proc/kmsg檔案中，所以可以通過以下方式查看核心資訊：
   • cat /proc/kmsg 會一直列印，需要Ctrl－C手動終止
   • dmesg 或 dmesg | tail -N ，N為一數字，表示顯示最後N行
6. 卸載：使用rmmod命令卸載驅動模組，如 rmmod hello

（二）嵌入式Ｌinux裝置驅動開發

這種開發中一般目標機為帶有嵌入式處理器的開發板，而宿主機為PC，開發環境需要在宿主機上搭建，嵌入式Linux裝置驅動開發的步驟如下：

1. 在宿主機上下載嵌入式Linux的源碼,並安裝嵌入式Linux開發工具（針對於不同的嵌入式處理器，工具也有所不同，如對應於Arm的arm-gcc系列，針對nios2處理器的nios2-cc系列）
2. 編寫Linux裝置驅動驅動程式，還以上面給出的hello.c為例，將該檔案複製到(linux 源碼目錄)/drivers/(目標檔案夾)／中
3. 在(目標檔案夾)中建立Makefile和Kconfig(菜單設定檔)，內容分別如下：
   
#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檔案中的"tristate"寫成"bool"，則該模組只能選為Y（編譯進核心）或N（不選擇），不能選為M（編譯為模組，可動態載入）

4. 修改上層目錄（ linux核心源碼目錄/drivers/）中的Makefile和Kconfig檔案，Makefile中加入如下語句：
   
#makefile
obj-y += (目標檔案夾)

   (此處有多種寫法，這隻是其中一種)
   Kconfig中加入如下語句：
   
#Kconfig
source "drivers/(目標檔案夾)/Kconfig"

5. 編譯核心：幾個基本的命令及選擇介面如下：
   make menuconfig 執行到這一步後，會看到下面這個介面：

     
其中Vendor/Product...是選擇處理器廠家和型號的，Kernel/Library...是配置應用程式的，按空格鍵或斷行符號鍵可以進入選項進行配置，用上下鍵移動到Kernel/Library...菜單上，按空格或斷行符號進入下面的核心配置介面：
  

在該介面有兩個Customize...選項，第一個是選擇自訂配置核心，第二個是選擇自訂配置應用程式，按空格鍵可以選擇這些選項，選擇後按 exit鍵退出，選擇是否儲存的時候選擇“yes“，如果選擇了第一個Customize...，則退出後會自動進入核心配置介面，如：
 

該介面有很多選項，這裡不細講，我們要配置驅動模組，就用上下鍵移動到Device Drivers上，然後按斷行符號或空格鍵進入，裝置驅動配置介面如：
 

這裡就是linux-2.X/drivers/Kconfig裡的內容了，下面那個綠色的V(+)表示這一頁沒顯示完，可以用下鍵繼續往下瀏覽，找到我們自己的菜單名，然後按斷行符號或空格進入，我的模組配置介面如下：
 

用M鍵使選項前的角括弧裡顯示M表示該模組要動態載入，也可以按y鍵選擇直接編輯進核心，選擇完後exit退出，選擇yes或no的對話方塊通一選yes。
make romfs #第一次編譯核心前一定要有該步驟
make

1. 載入測試：將產生的zImage檔案下載到開發板，開發板上的嵌入式Linux啟動後可以用insmod或modprobe載入驅動模組，測試完畢後可以通過rmmod命令卸載驅動模組