《5.linux驱动开发-第2部分-5.2.字符设备驱动基础》最简单的模块源码分析 lsmod insmod modinfo rmmod dmesg

5.1.6.驱动应该这么学
5.1.6.1、先学好C语言
5.1.6.2、掌握相关预备知识
(1)硬件操作方面
(2)应用层API
5.1.6.3、驱动学习阶段
(1)注重实践，一步一步写驱动
(2)框架思维，多考虑整体和上下层
(3)先通过简单设备学linux驱动框架
(4)学会总结、记录，这会有助于理解

5.2.1.开启驱动开发之路
5.2.1.1、驱动开发的准备工作
(1)正常运行linux系统的开发板。要求开发板中的linux的zImage必须是自己编译的，不能是别人编译的。
(2)内核源码树，其实就是一个经过了配置编译之后的内核源码。
(3)nfs挂载的rootfs，主机ubuntu中必须搭建一个nfs服务器。
5.2.1.2、驱动开发的步骤
(1)驱动源码编写、Makefile编写、编译
(2)insmod装载模块、测试、rmmod卸载模块
5.2.1.3、实践
(1)copy原来提供的x210kernel.tar.bz2，找一个干净的目录（/root/driver），解压之，并且配置编译。编译完成后得到了：1、内核源码树。2、编译ok的zImage
(2)fastboot将第1步中得到的zImage烧录到开发板中去启动（或者将zImage丢到tftp的共享目录，uboot启动时tftp下载启动），将来驱动编译好后，就可以在这个内核中去测试。因为这个zImage和内核源码树是一伙的，所以驱动安装时版本校验不会出错。

 

1.解压

tar -jxvf x210kernel.tar.bz2

2.查看编译链工具
root@ubuntu:~/driver# cd kernel/
root@ubuntu:~/driver/kernel# vi Makefile 


3. 重新编译 
root@ubuntu:~/driver/kernel# make  x210ii_qt_defconfig
x210ii_initrd_defconfig  x210ii_qt_defconfig

配置
make  x210ii_qt_defconfig

得到 # configuration written to .config

在 编译
再 make -j4

得到  vmlinux

不能再 共享文件夹 编译内核

 5.2.2.最简单的模块源码分析1
5.2.2.1、常用的模块操作命令
(1)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

(2)insmod（install module，安装模块），功能是向当前内核中去安装一个模块，用法是insmod xxx.ko

(3)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

 

(4)rmmod（remove module，卸载模块），功能是从当前内核中卸载一个已经安装了的模块，用法是rmmod xxx（注意卸载模块时只需要输入模块名即可，不能加.ko后缀）

(5)剩下的后面再说，暂时用不到（如modprobe、depmod等）

注意事项

在Linux下，我们可以使用ntpdate进行网络时间的同步，而不是我们自己去设置时间。这个命令的使用很简单，

ntpdate  0.cn.pool.ntp.org

 5.2.2.2、模块的安装

刚开始我们不用开放板， 直接在Ubuntu中做实验

module_test.c

#include 		// module_init  module_exit
#include 			// __init   __exit

// 模块安装函数
static int __init chrdev_init(void)
{	
	printk(KERN_INFO "chrdev_init helloworld init\n");
	//printk("<7>" "chrdev_init helloworld init\n");
	//printk("<7> chrdev_init helloworld init\n");

	return 0;
}

// 模块 卸载函数
static void __exit chrdev_exit(void)
{
	printk(KERN_INFO "chrdev_exit helloworld exit\n");
}


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 GPL（开源） 不是随便写的！不能没有
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

Makefile 文件

#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	

		
# 开发板的linux内核的源码树目录  
#  这个 注释 信息 取消 之后 编译的 模块版本 不对，不可以安装模块！为什么？不知道！！！
#KERN_DIR = /root/driver/kernel

obj-m	+= module_test.o

all:
	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)先lsmod再insmod看安装前后系统内模块记录。实践测试标明内核会将最新安装的模块放在lsmod显示的最前面。

(2)insmod与module_init宏。模块源代码中用module_init宏声明了一个函数（在我们这个例子里是chrdev_init函数），作用就是指定chrdev_init这个函数和insmod命令绑定起来，也就是说当我们insmod module_test.ko时，insmod命令内部实际执行的操作就是帮我们调用chrdev_init函数。
照此分析，那insmod时就应该能看到chrdev_init中使用printk打印出来的一个chrdev_init字符串，但是实际没看到。原因是ubuntu中拦截了，要怎么才能看到呢？在ubuntu中使用dmesg命令就可以看到了。

(3)模块安装时insmod内部除了帮我们调用module_init宏所声明的函数外，实际还做了一些别的事（譬如lsmod能看到多了一个模块也是insmod帮我们在内部做了记录），但是我们就不用管了。

 5.2.2.3、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时模块的vermagic必须和内核的相同，否则不能安装，报错信息为：insmod: ERROR: could not insert module module_test.ko: Invalid module format
(4)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
(5)如何保证模块的vermagic和内核的vermagic一致？编译模块的内核源码树就是我们编译正在运行的这个内核的那个内核源码树即可。说白了就是模块和内核要同出一门。

5.2.3.2、模块中常用宏
(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
(3)MODULE_DESCRIPTION
(4)MODULE_ALIAS

 5.2.3.3、函数修饰符
(1)__init，本质上是个宏定义，在内核源代码中就有#define __init xxxx。这个__init的作用就是将被他修饰的函数放入.init.text段中去（本来默认情况下函数是被放入.text段中）。
整个内核中的所有的这类函数都会被链接器链接放入.init.text段中，所以所有的内核模块的__init修饰的函数其实是被统一放在一起的。内核启动时统一会加载.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。
(2)__exit
5.2.3.4、static

 5.2.4.最简单的模块源码分析3
5.2.4.1、printk函数详解
(1)printk在内核源码中用来打印信息的函数，用法和printf非常相似。
(2)printk和printf最大的差别：printf是C库函数，是在应用层编程中使用的，不能在linux内核源代码中使用；printk是linux内核源代码中自己封装出来的一个打印函数，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相比printf来说还多了个：打印级别的设置。printk的打印级别是用来控制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），但是在内核中，因为内核非常庞大，打印信息非常多，有时候整体调试内核时打印信息要么太多找不到想要的要么一个没有没法调试。所以才有了打印级别这个概念。

(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。当前操作系统中执行printk的时候会去对比printk中的打印级别和我的命令行中设置的打印级别，小于我的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。譬如我的ubuntu中的打印级别默认是4，那么printk中设置的级别比4小的就能打印出来，比4大的就不能打印出来。

(5)ubuntu中这个printk的打印级别控制没法实践，ubuntu中不管你把级别怎么设置都不能直接打印出来，必须dmesg命令去查看。

5.2.4.2、关于驱动模块中的头文件
(1)驱动源代码中包含的头文件和原来应用编程程序中包含的头文件不是一回事。应用编程中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，这些东西是和操作系统无关的）。驱动源码属于内核源码的一部分，驱动源码中的头文件其实就是内核源代码目录下的include目录下的头文件。

 

5.2.4.3、驱动编译的Makefile分析
(1)KERN_DIR，变量的值就是我们用来编译这个模块的内核源码树的目录
(2)obj-m += module_test.o，这一行就表示我们要将module_test.c文件编译成一个模块    
(3)make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules     这个命令用来实际编译模块，工作原理就是：利用make -C进入到我们指定的内核源码树目录下，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这个模块，编译完成后把生成的文件还拷贝到当前目录下，完成编译。
(4)make clean ，用来清除编译痕迹
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的。这个Makefile本身是非常模式化的，3和4部分是永远不用动的，只有1和2需要动。1是内核源码树的目录，你必须根据自己的编译环境