linux驱动开发框架
不管是Windows还是Linux,驱动程序都扮演着重要的角色。应用程序只能通过驱动程序才能同硬件设备或系统内核通讯。Linux内核对不同的系统定义了标准的接口(API),应用程序就是通过这些标准的接口来操作内核和硬件。驱动可以被编译的内核中(build-in),也可以做为内核模块(Module)存在于内核的外面,需要的时候动态插入到内核中运行。
就像你学习操作系统概念时所了解的那样,Linux内核也分为几个大的部分:进程管理、内存管理、文件系统、设备控制、网络系统等,参考图1-1。
这里就不对Linux系统内核的各个部分做过多的介绍了,在后面的学习中你就会逐渐地对这些概念有个更深入的了解。其实Linux内核的精髓远不止这些,对于一个Linux内核的爱好者或开发者来说,最好详细的浏览内核源代码,订阅Linux内核相关的邮件列表,或是登陆Linux开发社区。更多的信息,请登陆Linux内核官方网站:http://www.kernel.org
一个简单的驱动
下面我们来编写第一个驱动程序,它很简单,在运行时会输出‘Hello World’消息。
// hello.c #include <linux/init.h> #include <linux/module.h> #include <linux/kernel.h> static int __init hello_init(void) static void __exit hello_exit(void) module_init(hello_init); MODULE_LICENSE("GPL"); |
这就是一个简单的驱动程序,它什么也没做,仅仅是输出一些信息,不过对于我们来说这已经足够了。保存这个程序,命名为hello.c。在写一个Makefile文件用来编译它,Makefile和hello.c文件保存在同一个目录下。
##Makefile ifneq ($(KERNELRELEASE),) MODULE_NAME = helloworld $(MODULE_NAME)-objs := hello.o obj-m := $(MODULE_NAME).o else KERNEL_DIR = /lib/modules/`uname -r`/build MODULEDIR := $(shell pwd) .PHONY: modules modules: clean distclean: |
编译并运行这个模块:
//需要root权限来运行 make insmod helloworld.ko rmmod helloworld.ko |
尽管我们对它的一些细节还不够了解,它确实神奇的工作了,这个Hello World信息输出到了屏幕终端上(不是VT),www.britepic.org或者系统的Kenrel log里(/var/log/messages),你可以通过运行dmesg来看到这些信息。
驱动基础
我们通过分析上面的代码来了解一个驱动程序的基本概念。
头文件
就像你写C程序需要包含C库的头文件那样,Linux内核编程也需要包含Kernel头文件,大多的Linux驱动程序需要包含下面三个头文件:
#include <linux/init.h> #include <linux/module.h> #include <linux/kernel.h> |
init.h 定义了驱动的初始化和退出相关的函数,
kernel.h 定义了经常用到的函数原型及宏定义
module.h 定义了内核模块相关的函数、变量及宏。
初始化
任何一个驱动都去需要提供一个初始化函数,当驱动加载到内核中时,这个初始化函数就会被自动执行,初始化的函数原型定义如下:
typedef int (*initcall_t)(void); |
驱动程序是通过module_init宏来声明初始化函数的:
static int __init hello_init(void) { printk(KERN_ALERT "Hello World!n"); return 0; } module_init(hello_init); |
__init 宏告诉编译器如果这个模块被编译到内核则把这个函数放到(.init.text)段,这样当函数初始化完成后这个区域可以被清除掉以节约系统内存。Kenrel启动时看到的消息“Freeing unused kernel memory: xxxk freed”同它有关。
初始化函数是有返回值的,只有在初始化成功是才返回0,否则返回错误码(errno)。
卸载
如果驱动程序编译成模块(动态加载)模式,那么它需要一个清理函数。当移除一个内核模块时这个函数被调用执行清理工作。清理函数的函数原型定义为:
typedef void (*exitcall_t)(void); |
驱动程序是通过module_exit宏来声明清理函数的:
static void __exit hello_exit(void) { printk(KERN_ALERT "Goodbye World!n"); } module_exit(hello_exit); |
同__init类似,如果驱动被编译进内核,则__exit宏会忽略清理函数,因为编译进内核的模块不需要做清理工作。显然,__init和__exit对动态加载的模块是无效的。
版权信息
Linux内核是按照GPL发布的,同样Linux的驱动程序也要提供版权信息,否则当加载到内核中是系统会给出警告信息。Hello World例子中的版权信息是GPL。
MODULE_LICENSE("GPL"); |
后续
这里你了解了一个驱动程序的基本框架,所有的驱动都会包含这些内容。这里我们没有对Linux 驱动程序的编译系统做详细的介绍,因为它相对C应用程序的编译有些复杂。Linux2.6内核采用Kbuild系统做编译,下一章你会了解到Kbuild的详细内容。
转载于:https://www.cnblogs.com/hnrainll/archive/2011/06/14/2080963.html
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