linux驱动开发(一):一个最简单的内核驱动程序

一、编写.c程序

编写DriverFramework.c。该模块的功能很简单,就是在被内核加载时打印“hello init”,被内核卸载时打印“hello exit”。

#include 
#include 

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("zz"); //作者名称,可以随意命名

static int hello_init(void)
{
    printk("hello init\n");
    return 0;
}

static void hello_exit(void)
{
    printk("hello exit\n");
    return;
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

我们通常接触的经典的c程序都是应用程序,运行在用户空间下,然而本例是驱动程序,运行在内核空间下。

当我们在终端输入insmod指令时,会调用module_init,它和module_exit都是linux/init.h中定义的宏。module_init会将内核模块加载函数声明为hello_init(函数名可以随意定义)。hello_init函数的功能是在内核的log中打印“hello init”。

同理,在终端输入rmmod指令时,会调用module_exit宏,module_exit会将内核模块卸载函数声明为hello_exit函数,该函数的功能是在内核的log中打印“hello exit”。

宏MODULE_LICENSE用来声明此模块的许可证,此模块符合GPL协议。否则在加载此模块时,会收到内核被污染 “kernel tainted” 的警告。

宏MODULE_AUTHOR用来声明作者。

printk函数是运行在内核态下的打印函数,而printf函数运行在用户态。

二、编写Makefile

ifneq ($(KERNELRELEASE),)
    obj-m:=DriverFramework.o
else
    KDIR    := /lib/modules/$(shell uname -r)/build
    PWD     := $(shell pwd)
all:
    make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules
clean:
    rm -rf *.ko *.o *.mod.o *.symvers *.cmd *.mod.c *.order *.dwo *.mod.dwo *.mod
endif

解释一下Makefile文件。KERNELRELEASE是在内核源码的上层Makefile中定义的一个变量。在该模块未被动到内核源代码中时,这个变量不会被定义。该模块移动到内核源代码后,这个变量就有定义了。

KDIR变量表示的这个目录下存放该版本linux内核源码,其中调用的shell指令uname -r用来打印该内核的版本号。PWD是当前目录所在的路径。

在终端输入make指令后,对.c文件编译进行编译。这个过程比较复杂。首先,初次编译前变量KERNELRELEASE为空,因此执行else后面的程序,即

make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules

-C参数的作用是指定跳转目录,-C $(KDIR)指明跳转到内核源码所在的目录并读取那里的Makefile,启动kbuild机制。M=$(KDIR)再返回到当前目录继续执行当前的Makefile。

kbuild即kernel build,用于编译Linux内核文件,对Makefile进行功能上的扩展。大部分内核中的Makefile都使用kbuild进行组织,它能使原本的Makefile代码变得更简洁、高效。kbuild中会预定义一些变量,如obj-y、obj-m,用来指定要生成的.o目标文件。只需要对该变量进行赋值,kbuild就会自动把代码编译到内核或编译成模块。

通常,内核驱动有两种编译和加载方式:第一种是直接把驱动程序编译进内核中,对应obj-y变量;第二种是将驱动程序作为模块单独编译成.ko文件,而不编译进内核中,然后手动加载,即obj-m变量。本例中讲DriverFramework.o赋值给obj-m变量,就是采用第二种模式,单独生成一个独立的DriverFramework.ko文件。

三、模块的编译和加载

首先使用make编译模块。


接下来,我们介绍在终端需要输入的指令。首先加载驱动模块,指令为

sudo insmod DriverFramework.ko

注意是只有在root权限下才可以执行insmod指令。

打印内核信息。

dmesg

如果觉得内核打印的信息太多,可以使用dmesg -c清空一下内核log再加载模块。


可以看到打印了hello init。

使用lsmod可以查看所有被加载的模块。当然,也可以使用下面的指令只查看我们关注的模块。

lsmod | grep DriverFramework

移除内核模块的指令

sudo rmmod DriverFramework

查看内核打印信息。可以看到打印了hello exit。


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