我是通过UBUNTU10.10测试该驱动程序的，系统内核为linux-2.6.35-22(可使用uname -r 命令来查看当前内核的版本号)
下载安装LINUX内核，需要下载和本机一样版本的内核源码。
1，安装编译内核所需要的软件并编译内核(注：我在root下执行，如果其中有问题，换到普通用户下用sudo试试）
apt-get install build-essential autoconf automake cvs subversion kernel-package libncurses5-dev
用 apt-cache search linux-source 可以知道需要下载什么版本的内核源码，我的是2.6.35
| 下载安装内核源码 apt-get install linux-source-2.6.35 下载完成后
cd /us/src 可以看见linux-source-2.6.35.tar.bz2,现在解压
tar jxvf linux-2.6.32.25.tar.bz2 cd linux-source-2.6.35 cp /boot/config-`uname -r` ./.config #拷贝目前系统的配置文件 make menuconfig 终端会弹出一个配置界面 最后有两项：load a kernel configuration... (.config)
save a kernel configuration... (.config)
选择load a kernel configuration保存，然后在选择save akernel configuration再保存退出，并退出配置环境。 接下来我们开始编译 make #这步需要比较长时间 make bzImage 执行结束后，可以看到在当前目录下生成了一个新的文件: vmlinux, 其属性为-rwxr-xr-x。
make modules /* 编译 模块 */
make modules_install 这条命令能在/lib/modules目录下产生一个目录(2.6.35-22-generic). |
2，为系统的include创建链接文件(这步好像不是必需的，默认就是这样的）
| cd /usr/include
rm -rf asm linux scsi
ln -s /usr/src/linux-source-2.6.35/include/asm-generic asm
ln -s /usr/src/linux-source-2.6.35/include/linux linux
ln -s /usr/src/linux-source-2.6.35/include/scsi scsi |
二，驱动程序测试代码
在/root下建一个目录，如:
cd /root
mkdir firstdriver
touch memdev.c #建立文件驱动程序文件
/******************************************************************************
| *Name: memdev.c
* 字符设备驱动程序的框架结构，该字符设备并不是一个真实的物理设备，
* 而是使用内存来模拟一个字符设备
********************************************************************************/
#include <linux/module.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/system.h>
#include <asm/uaccess.h> #include <linux/slab.h> /*刚开始未加入这个，编译出错：error: implicit declaration of function 'kmalloc' */
#include "memdev.h"
static mem_major = MEMDEV_MAJOR;
module_param(mem_major, int, S_IRUGO);
struct mem_dev *mem_devp; /*设备结构体指针*/
struct cdev cdev;
/*文件打开函数*/
int mem_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
struct mem_dev *dev;
/*获取次设备号*/
int num = MINOR(inode->i_rdev);
if (num >= MEMDEV_NR_DEVS)
return -ENODEV;
dev = &mem_devp[num];
/*将设备描述结构指针赋值给文件私有数据指针*/
filp->private_data = dev;
return 0;
}
/*文件释放函数*/
int mem_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
return 0;
}
/*读函数*/
static ssize_t mem_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
{
unsigned long p = *ppos;
unsigned int count = size;
int ret = 0;
struct mem_dev *dev = filp->private_data; /*获得设备结构体指针*/
/*判断读位置是否有效*/
if (p >= MEMDEV_SIZE)
return 0;
if (count > MEMDEV_SIZE - p)
count = MEMDEV_SIZE - p;
/*读数据到用户空间*/
if (copy_to_user(buf, (void*)(dev->data + p), count))
{
ret = - EFAULT;
}
else
{
*ppos += count;
ret = count;
printk(KERN_INFO "read %d bytes(s) from %d\n", count, p);
}
return ret;
}
/*写函数*/
static ssize_t mem_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
{
unsigned long p = *ppos;
unsigned int count = size;
int ret = 0;
struct mem_dev *dev = filp->private_data; /*获得设备结构体指针*/
/*分析和获取有效的写长度*/
if (p >= MEMDEV_SIZE)
return 0;
if (count > MEMDEV_SIZE - p)
count = MEMDEV_SIZE - p;
/*从用户空间写入数据*/
if (copy_from_user(dev->data + p, buf, count))
ret = - EFAULT;
else
{
*ppos += count;
ret = count;
printk(KERN_INFO "written %d bytes(s) from %d\n", count, p);
}
return ret;
}
/* seek文件定位函数 */
static loff_t mem_llseek(struct file *filp, loff_t offset, int whence)
{
loff_t newpos;
switch(whence) {
case 0: /* SEEK_SET */
newpos = offset;
break;
case 1: /* SEEK_CUR */
newpos = filp->f_pos + offset;
break;
case 2: /* SEEK_END */
newpos = MEMDEV_SIZE -1 + offset;
break;
default: /* can't happen */
return -EINVAL;
}
if ((newpos<0) || (newpos>MEMDEV_SIZE))
return -EINVAL;
filp->f_pos = newpos;
return newpos;
}
/*文件操作结构体*/
static const struct file_operations mem_fops =
{
.owner = THIS_MODULE,
.llseek = mem_llseek,
.read = mem_read,
.write = mem_write,
.open = mem_open,
.release = mem_release,
};
/*设备驱动模块加载函数*/
static int memdev_init(void)
{
int result;
int i;
dev_t devno = MKDEV(mem_major, 0);
/* 静态申请设备号*/
if (mem_major)
result = register_chrdev_region(devno, 2, "memdev");
else /* 动态分配设备号 */
{
result = alloc_chrdev_region(&devno, 0, 2, "memdev");
mem_major = MAJOR(devno);
}
if (result < 0)
return result;
/*初始化cdev结构*/
cdev_init(&cdev, &mem_fops);
cdev.owner = THIS_MODULE;
cdev.ops = &mem_fops;
/* 注册字符设备 */
cdev_add(&cdev, MKDEV(mem_major, 0), MEMDEV_NR_DEVS);
/* 为设备描述结构分配内存*/
mem_devp = kmalloc(MEMDEV_NR_DEVS * sizeof(struct mem_dev), GFP_KERNEL);
if (!mem_devp) /*申请失败*/
{
result = - ENOMEM;
goto fail_malloc;
}
memset(mem_devp, 0, sizeof(struct mem_dev));
/*为设备分配内存*/
for (i=0; i < MEMDEV_NR_DEVS; i++)
{
mem_devp[i].size = MEMDEV_SIZE;
mem_devp[i].data = kmalloc(MEMDEV_SIZE, GFP_KERNEL);
memset(mem_devp[i].data, 0, MEMDEV_SIZE);
}
return 0;
fail_malloc:
unregister_chrdev_region(devno, 1);
return result;
}
/*模块卸载函数*/
static void memdev_exit(void)
{
cdev_del(&cdev); /*注销设备*/
kfree(mem_devp); /*释放设备结构体内存*/
unregister_chrdev_region(MKDEV(mem_major, 0), 2); /*释放设备号*/
}
MODULE_AUTHOR("Mac.Zhong");
MODULE_LICENSE("GPL");
module_init(memdev_init);
module_exit(memdev_exit); |
touch memdev.h #头文件
| /************************
*memdev.h
************************/
#ifndef _MEMDEV_H_
#define _MEMDEV_H_
#ifndef MEMDEV_MAJOR
#define MEMDEV_MAJOR 88 /*预设的mem的主设备号*/
#endif
#ifndef MEMDEV_NR_DEVS
#define MEMDEV_NR_DEVS 2 /*设备数*/
#endif
#ifndef MEMDEV_SIZE
#define MEMDEV_SIZE 4096
#endif
/*mem设备描述结构体*/
struct mem_dev
{
char *data;
unsigned long size;
};
#endif /* _MEMDEV_H_ */ |
touch Makefile
Makefile文件的内容如下：
| ifneq ($(KERNELRELEASE),)
obj-m:=memdev.o
else
KERNELDIR:=/lib/modules/$(shell uname -r)/build
PWD:=$(shell pwd)
default:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
clean:
rm -rf *.o *.mod.c *.mod.o *.ko
endif |
三.编译驱动程序模块
在/root/firdriver目录下执行make
| make -C /lib/modules/2.6.35-22-generic/build M=/root/firstdriver modules
make[1]: Entering directory `/usr/src/linux-headers-2.6.35-22-generic'
CC [M] /root/firstdriver/memdev.o
/root/firstdriver/memdev.c:17: warning: type defaults to ‘int’ in declaration of ‘mem_major’
/root/firstdriver/memdev.c: In function ‘mem_read’:
/root/firstdriver/memdev.c:69: warning: format ‘%d’ expects type ‘int’, but argument 3 has type ‘long unsigned int’
/root/firstdriver/memdev.c: In function ‘mem_write’:
/root/firstdriver/memdev.c:97: warning: format ‘%d’ expects type ‘int’, but argument 3 has type ‘long unsigned int’
Building modules, stage 2.
MODPOST 1 modules
CC /root/firstdriver/memdev.mod.o
LD [M] /root/mfirstdriver/memdev.ko
make[1]: Leaving directory `/usr/src/linux-headers-2.6.35-22-generic' |
ls查看当前目录的内容
| root@UBUNTU:~/firstdriver# ls
Makefile memdev.h memdev.mod.c memdev.o Module.symvers
memdev.c memdev.ko memdev.mod.o modules.order |
这里的memdev.ko就是生成的驱动程序模块。
通过insmod命令把该模块插入到内核
| root@UBUNTU:~/firstdriver# insmod memdev.ko |
查看插入的memdev.ko驱动
| root@UBUNTU:~/firstdriver# cat /proc/devices
Character devices:
1 mem
4 /dev/vc/0
4 tty
4 ttyS
5 /dev/tty
5 /dev/console
5 /dev/ptmx
88 memdev
6 lp
7 vcs
10 misc
....... |
可以看到memdev驱动程序被正确的插入到内核当中，主设备号为88，该设备号为memdev.h中定义的#define MEMDEV_MAJOR 88。
如果这里定义的主设备号与系统正在使用的主设备号冲突，比如主设备号定义如下：#define MEMDEV_MAJOR 254，那么在执行insmod命令时，就会出现如下的错误：
| root@UBUNTU:~/firstdriver# insmod memdev.ko
insmod: error inserting 'memdev.ko': -1 Device or resource busy |
四.测试驱动程序
1，首先应该在/dev/目录下创建与该驱动程序相对应的文件节点，使用如下命令创建：
| root@UBUNTU:/dev# mknod memdev0 c 88 0 |
使用ls查看创建好的驱动程序节点文件
| root@UBUNTU:/dev# ls -al memdev0
crw-r--r-- 1 root root 260, 0 2010-09-26 17:28 memdev |
2，编写如下应用程序，来对驱动程序进行测试。
| /******************************************************************************
*Name: memtest.c
*Desc: memdev字符设备驱动程序的测试程序。先往memedev设备写入内容，然后再
* 从该设备中把内容读出来。
********************************************************************************/
#include <stdio.h>
int main()
{
FILE *fp0 = NULL;
char Buf[4096];
fp0 = fopen("/dev/memdev0", "r+");
if (fp0 == NULL)
{
printf("Open Memdev0 Error!\n");
return -1;
}
else
{
printf("打开Memdev0成功啦!\n");
}
strcpy(Buf, "Mem is char device!");
printf("写入内容BUF: %s \n", Buf);
fwrite(Buf, sizeof(Buf), 1, fp0);
fseek(fp0, 0, SEEK_SET);
strcpy(Buf, "Buf is NULL!");
printf("现在清空BUF: %s \n", Buf);
fread(Buf, sizeof(Buf), 1, fp0);
printf("读回内容BUF: %s \n", Buf);
return 0;
} |
编译并执行该程序
| root@UBUNTU:~/firstdriver# gcc -o memtest memtest.c
root@UBUNTU:~/firstdriver# ./memtest 打开Memdev0成功啦!
写入内容BUF: Mem is char device!
现在清空BUF: Buf is NULL!
读回内容BUF: Mem is char device! |
其实还有一个最简单的测试方法(不需要写测试程序memtest.c)，因为它是用内存模拟的，嘿嘿，这样就可以：
| root@UBUNTU:~/firstdriver# echo 'haha shi wo' > /dev/memdev0
root@UBUNTU:~/firstdriver# cat /dev/memdev0 haha shi wo |
五.深入小结：LINUX是如何make驱动程序模块的
Linux内核是一种单体内核，但是通过动态加载模块的方式，使它的开发非常灵活 方便。那么，它是如何编译内核的呢？我们可以通过分析它的Makefile入手。以下是 一个简单的hello内核模块的Makefile.
ifneq ($(KERNELRELEASE),)
obj-m:=hello.o
else
KERNELDIR:=/lib/modules/$(shell uname -r)/build
PWD:=$(shell pwd)
default:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
clean:
rm -rf *.o *.mod.c *.mod.o *.ko
endif
当我们写完一个hello模块，只要使用以上的makefile。然后make一下就行。假设我们把hello模块的源代码放在/home/examples/hello/下。当我们在这个目录运行make时，make是怎么执行的呢？ LDD3第二章第四节“编译和装载”中只是简略地说到该Makefile被执行了两次，但是具体过程是如何的呢？
首先，由于make 后面没有目标，所以make会在Makefile中的第一个不是以.开头的目标作为默认的目标执行。于是default成为make的目标。make会执行 $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules shell是make内部的函数,假设当前内核版本是2.6.35-22,所以$(shell uname -r)的结果是 2.6.35-22 这里，实际运行的是
make -C /lib/modules/2.6.35-22/build M=/home/examples/hello/ modules
/lib /modules/2.6.35-22/build是一个指向内核源代码/usr/src/linux的符号链接。可见，make执行了两次。第一次执行时是读hello模块的源代码所在目录/home/examples/hello/下的Makefile。第二次执行时是执行/usr/src/linux/下的Makefile时.
但是还是有不少令人困惑的问题： 1.这个KERNELRELEASE也很令人困惑，它是什么呢？在/home/examples/hello/Makefile中是没有定义这个变量的，所以起作用的是else…endif这一段。不过，如果把hello模块移动到内核源代码中。例如放到/usr/src/linux/driver/中， KERNELRELEASE就有定义了。在/usr/src/linux/Makefile中有 162 KERNELRELEASE=$(VERSION).$(PATCHLEVEL).$(SUBLEVEL)$(EXTRAVERSION)$(LOCALVERSION) 这时候，hello模块也不再是单独用make编译，而是在内核中用make modules进行 编译。用这种方式，该Makefile在单独编译和作为内核一部分编译时都能正常工作。
2.这个obj-m := hello.o什么时候会执行到呢？ 在执行：
make -C /lib/modules/2.6.35-22/build M=/home/examples/hello/ modules时，make 去/usr/src/linux/Makefile中寻找目标modules: 862 .PHONY: modules 863 modules: $(vmlinux-dirs) $(if $(KBUILD_BUILTIN),vmlinux) 864 @echo ' Building modules, stage 2.'; 865 $(Q)$(MAKE) -rR -f $(srctree)/scripts/Makefile.modpost
可以看出，分两个stage: 1.编译出hello.o文件。 2.生成hello.mod.o hello.ko 在这过程中，会调用 make -f scripts/Makefile.build obj=/home/examples/hello 而在 scripts/Makefile.build会包含很多文件： 011 -include .config 012 013 include $(if $(wildcard $(obj)/Kbuild), $(obj)/Kbuild, $(obj)/Makefile) 其中就有/home/examples/hello/Makefile 这时 KERNELRELEASE已经存在。 所以执行的是： obj-m:=hello.o
关于make modules的更详细的过程可以在scripts/Makefile.modpost文件的注释 中找到。
如果想查看make的整个执行过程，可以运行make -n。
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