字符设备驱动基础篇1——简单的驱动源码分析

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参考资料：http://www.cnblogs.com/biaohc/p/6575074.html

module_test.c代码

#include <linux/module.h>      // module_init  module_exit
#include <linux/init.h>           // __init   __exit
#include <linux/fs.h>#define MYMAJOR      200//这里手动地定义主设备号，之前必须确认200没有被用，查看方法是cat /proc/devices。比较好的方法是内核自动分配。
#define MYNAME      "testchar"static int test_chrdev_open(struct inode *inode, struct file *file)
{// 这个函数中真正应该放置的是打开这个设备的硬件操作代码部分// 但是现在暂时我们写不了这么多，所以用一个printk打印个信息来做代表。printk(KERN_INFO "test_chrdev_open\n");return 0;
}static int test_chrdev_release(struct inode *inode, struct file *file)
{printk(KERN_INFO "test_chrdev_release\n");return 0;
}// 自定义一个file_operations结构体变量，并且去填充.
//这里的.只是结构体变量初始化的一种方法而已。file_operations是内核中已经定义好的结构体。
static const struct file_operations test_fops = {.owner        = THIS_MODULE,             // 惯例，直接写即可.open     = test_chrdev_open,            // 将来应用open打开这个设备时实际调用的.release = test_chrdev_release,     // 就是这个.open对应的函数
};// 模块安装函数
static int __init chrdev_init(void)
{   int ret = -1;printk(KERN_INFO "chrdev_init helloworld init\n");// 在module_init宏调用的函数中去注册字符设备驱动ret = register_chrdev(MYMAJOR, MYNAME, &test_fops);if (ret){printk(KERN_ERR "register_chrdev fail\n");return -EINVAL;}printk(KERN_INFO "register_chrdev success...\n");return 0;
}// 模块卸载函数
static void __exit chrdev_exit(void)
{printk(KERN_INFO "chrdev_exit helloworld exit\n");// 在module_exit宏调用的函数中去注销字符设备驱动unregister_chrdev(MYMAJOR, MYNAME);}module_init(chrdev_init);
module_exit(chrdev_exit);// MODULE_xxx这种宏作用是用来添加模块描述信息
MODULE_LICENSE("GPL");                // 描述模块的许可证
MODULE_AUTHOR("aston");               // 描述模块的作者
MODULE_DESCRIPTION("module test");    // 描述模块的介绍信息
MODULE_ALIAS("alias xxx");            // 描述模块的别名信息

1、常用的模块操作命令

lsmod（list module，将模块列表显示），功能是打印出当前内核中已经安装的模块列表；
insmod（install module，安装模块），功能是向当前内核中安装一个模块，用法是insmod xxx.ko；
modinfo（module information，模块信息），功能是打印出一个内核模块的自带信息，用法是modinfo xxx.ko；
rmmod（remove module，卸载模块），功能是从当前内核中卸载一个已经安装的模块，用法是rmmod xxx（只需要输入模块名即可，不能加.ko后缀）；

2、模块的安装

insmod与module_init宏

insmod与module_init宏有关联，即执行insmod命令时，insmod内部实际执行的是使用module_init宏所声明的函数。
比如insmod module_test.ko时，insmod命令内部实际执行的操作是调用chrdev_init函数。
由上表明，模块的安装函数得自己编写，内核自身没有此模块的安装函数，内核只是帮忙调用你所编写的模块安装函数。
除了调用绑定的函数外，在内部还执行了另外一些事情。

3、模块卸载

rmmod和module_exit宏

和上面阐述的是同一个道理；
使用lsmod查看rmmod前后系统的模块记录变化。

4、模块的版本信息

（1）使用modinfo查看模块的版本信息；

（2）内核zImage中也有一个确定的版本信息；

（3）insmod时，驱动的版本信息和内核的版本信息要一致

否则不能安装，报错信息为：insmod: ERROR: could not insert module module_test.ko: Invalid module format；
模块的版本信息是为了保证模块和内核的兼容性，是一种安全措施；

（4）如何保证模块的vermagic和内核的vermagic一致？

确保某个内核源码树，即用来生成用于烧录的zImage，也用来编译驱动模块。

5、模块中常用宏

MODULE_xxx这种宏作用是用来添加模块描述信息，见代码的解释。

（1）MODULE_LICENSE，模块的许可证。

一般声明为GPL许可证，而且最好不要少，否则可能会出现莫名其妙的错误（譬如一些明显存在的函数提升找不到）。

（2）MODULE_AUTHOR 编写作者

（3）MODULE_DESCRIPTION 模块描述

（4）MODULE_ALIAS 别名信息

6、函数修饰符

（1）__init

本质上是宏定义，在内核源代码中有#define __init xxxx。
作用：将所修饰的函数放入.init.text段（默认情况下函数是被放入.text段中）。
这类函数都被链接器链接放入.init.text段中，因此这类函数被统一放在一起。
内核启动时，会统一加载.init.text段中的这些模块安装函数，加载完后就会把这个段给释放掉以节省内存。因此安装完后这些函数就没用了。
下划线越多，越深入内核深处。

（2）__exit

7、static

8、printk函数详解

（1）printk在内核源码中用来打印信息的函数。

（2）printk和printf的差别

printf是C库函数，在应用层编程中使用，不能在linux内核源代码中使用；
printk是内核源码中的一个普通函数，只能在内核源码范围内使用，不能在应用编程中使用。

（3）printk可以设置打印级别

printk的打印级别，用来控制printk打印的这条信息是否在终端上显示的；
应用程序中的调试信息要么全部打开，要么全部关闭，一般用条件编译来实现（DEBUG宏）；
但是在内核非常庞大，打印信息非常多，因此需要设置打印级别。
可以用cat /proc/sys/kernel/printk查看打印级别；
可以用echo 4 /proc/sys/kernel/printk来设置打印级别为4。

（4）操作系统的命令行中也有一个打印信息级别属性，值为0-7。

执行printk的时候，对比printk中的打印级别与命令行中设置的打印级别；
小于命令行设置级别的信息会被放行打印出来，大于的就被拦截的。
但ubuntu中不管如何设置级别，都不能直接打印出来，必须使用dmesg命令去查看。

9、关于驱动模块中的头文件

驱动源代码中包含的头文件，和应用编程程序中包含的头文件不同。
应用编程中，所包含的头文件是应用层的头文件，是应用程序的编译器带来的（譬如gcc的头文件路径在 /usr/include下，与操作系统无关）。
驱动源码属于内核源码的一部分，驱动源码中的头文件，即内核源代码目录下的include目录下的头文件。
内核顶层目录下的include目录下的linux目录下，有init.h。

10、Makefile分析

#ubuntu的内核源码树，如果要编译在ubuntu中安装的模块就打开这2个
#KERN_VER = $(shell uname -r)
#KERN_DIR = /lib/modules/$(KERN_VER)/build //这是ubuntu提供的在本Ubuntu环境下开发驱动的内核源码树，因此如果想在此Ubuntu中开发驱动，则内核源码树目录就是它# 开发板的linux内核的源码树目录
KERN_DIR = /root/driver/kernelobj-m    += module_test.oall:make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules cp:cp *.ko /root/porting_x210/rootfs/rootfs/driver_test.PHONY: clean
clean:make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean

（1）KERN_DIR，表示用来编译这个模块的内核源码树的目录；

（2）obj-m += module_test.o，-m表示将module_test.c文件编译成一个单独的模块；

（3）make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules，此命令用来编译模块。

利用make -C $(KERN_DIR)进入指定的内核源码树目录，然后在源码目录树下，借用内核源码中定义的模块编译规则，去编译该模块modules；
其实就是make modules，modules是内核中的一个目标；中间的是参数，表明到某个目录下进行编译，编译完后回到当前目录（反引号表示它是一个命令）。

（4）编译完成后，把生成的文件拷贝到当前目录下，完成编译。

（5）make clean ，用来清除编译痕迹。

（5）总结

模块的makefile非常简单，本身并不能完成模块的编译，而是通过make -C进入到内核源码树下，借用内核源码的体系来完成模块的编译链接。
此Makefile非常模式化，（3）和（4）（5）是永远不用动的，只有（1）和（2）需要动。