向下管理硬件,向上提供接口
操作系统向上提供的接口类型:
内存管理:内存申请(malloc) 内存释放(free)等
文件管理: 通过文件系统格式对文件ext2、ext3、 ext4格式进行管理
进程管理: 进程的创建/调度/消亡
网络管理: 通过网络栈协议,完成数据的收发
设备管理: 字符设备、块设备、网卡设备
2.1.定义
驱动是能够让硬件实现某个特定功能的软件代码,根据驱动代码是否使用了系统内核提供的接口,将驱动分为裸机驱动和系统驱动
2.2.裸机驱动和系统驱动
裸机驱动:不基于操作系统提供的接口完成驱动的编写,这种驱动比较简单,由开发者独立即可编写完成,但是实现的功能比较单一
系统驱动(操作系统设备驱动):编写驱动时调用系统内核提供的接口,驱动程序会被加载到内核空间。系统驱动开发者无法独立完成,需要操作系统内核的辅助,但是基于系统驱动完成的硬件控制工作会更加完善和复杂。
设备驱动会被加载到系统内核空间,设备驱动主要完成对硬件功能的实现,相当于拓展了系统内核设备管理的功能
设备驱动的类型时根据设备类型的不同进行划分的,一般将设备分为字符设备、块设备、和网卡设备 三类:
字符设备:以字节流的形式进行顺序访问的设备叫做字符设备。 90%的设备为字符设备,鼠标、键盘、摄像头...
块设备:以块为单位进行随机访问的设备叫做块设备。块设备一般是一些磁盘设备
网卡设备:用于进行网络数据传输的设备。网卡设备没有网卡设备文件,想要读取网卡设备的数据,需要基于socket套接字实现
驱动属于内核的一部分,驱动资源要加载到内核中,所以要按照内核模块的编程去编写框架
入口:主要进行资源的申请工作,安装内核模块时执行
出口:主要进行资源的释放工作,卸载内核模块时执行
许可证:声明当前内核模块遵循GPL协议
#inckude
#include
//入口函数:安装内核模块时执行
static int __init mycdev_init(void)
{
//static: 修饰当前函数只可在本文件使用
//int:函数返回值类型,如果函数规定了返回值但是没有加返回值,编译会报错
//mycdev_init:函数名,可以自己命名
//void:表示函数无参数,void不可以省略
//__init:告诉编译器当前函数保存在.init.text段 #define __init sectoin(".init.text")
//linux内核中有自己的链接脚本文件 vmlinux.lds,这个链接脚本文件规定了不同的内容存放在内存中的哪个位置
return 0;
}
//出口函数:卸载内核模块时执行
static void __exit mycdev_exit(void)
{
//__exit:告诉编译器当前函数保存在.exit.text段 #define __exit section(".exit.text")
}
//声明入口函数
module_init(mycdev_init);
//声明出口函数
module_exit(mycdev_exit);
//声明当前内核模块遵循GPL协议
MODULE_LICENSE("GPL");
编译内核镜像:make uImage
编译设备树:make dtbs
模块化编译:make modules
内核模块编译有两种方式:内部编译和外部编译
内部编译又称为静态编译,需要依赖于内核的源码树:
① 编写内核模块
② 将内核模块文件移动到内核指定路径下
③ 在内核指定路径下的Makefile文件中添加编译文件
④ 修改Kconfig文件,添加当前内核模块文件的菜单选项(选配项)
⑤ 在源码顶层目录下make menuconfig将当前文件的选配项选配为M,保存退出,此时.config被修改
⑥ make modules 进行模块化编译
外部编译又称为动态编译,可以在内核路径外单独编译当前模块文件,外部编译需要我们自己手写Makefile
通用版本的Makefile
modname ?= demo #内核模块名称,询问赋值,若无对应的外部变量,则为demo,有则为外部变量
arch ?= arm #架构,询问赋值,若无对应的外部变量,则为arm,有则为外部变量
ifed ($(arch),arm) #通过命令行是否有对应的外部变量来判断采用什么架构进行编译
#KERNRLDIR保存开发板内核源码路径
KERNRLDIR := /home/ubuntu/linux.5.10.61/
else
#KERNRLDIR保存ubuntu内核源码路径
KERNRIDIR :=/lib/kernel/$(shell uname -r)/bulid #uname -r命令是查找当前操作系统使用的内核版本
endif
#PWD保存当前内核模块的路径
PWD := $(shell pwd)
all:
#make modules是模块化编译的命令
#-C $(KERNELDIR) 表示执行make前到$(KERNELDIR)所保存路径下,读取该目录下的Makefile文件执行make编译
#M=$(PWD) 指定模块化编译的路径,进行模块化编译的路径是PWD保存的路径
make -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
clean:
#编译删除
make -C $(KERNELDIR) m=$(PWD) clean
#将obj-m保存的文件单独链接生成内核模块
obj-m := $(modname).o #此处写.o不写.c,虽然当前目录下没有.o文件,但是Makefile有自动推导功
能,会自动寻找对应.c
安装内核模块命令 insmod *.ko
卸载内核模块命令 rmmod *.ko (后缀名.ko可省略)
printk("格式控制符",输出列表)
这种格式消息按照默认输出级别进行输出
或
printk(消息级别 "格式控制符",输出列表)
prink函数打印的内容属于内核消息。内核消息根据消息的轻重缓急给他们设置不同的消息级别。终端也会存在一个默认的消息级别,只有消息级别高于终端默认消息级别,消息才可以在终端进行输出,消息级别共分为0-7总共8级,数字越小代表消息级别越高,一般常用3-7级
#define KERN_EMERG KERN_SOH "0" /* system is unusable */
#define KERN_ALERT KERN_SOH "1" /* action must be taken immediately */
#define KERN_CRIT KERN_SOH "2" /* critical conditions */
#define KERN_ERR KERN_SOH "3" /* error conditions */
#define KERN_WARNING KERN_SOH "4" /* warning conditions */
#define KERN_NOTICE KERN_SOH "5" /* normal but significant condition */
#define KERN_INFO KERN_SOH "6" /* informational */
#define KERN_DEBUG KERN_SOH "7" /* debug-level messages */
消息默认级别保存在/proc/sys/kernel/printk文件
查看cat /proc/sys/kernel/printk
4 4 1 7
4 终端默认消息级别
4 printk默认的消息级别
1 终端支持的消息最高级别
7 终端支持的消息最低级别
代码示例
#include
#include
// 入口函数,安装内核模块时执行
static int __init mycdev_init(void)
{
// static 修饰当前函数只能在本文件使用
// int 函数的返回值类型,如果函数规定返回值但是没有加返回值,编译会报错
// mycdev_init函数名,可以自己起名字
// void表示函数无参数,当没有参数时void一定要加,不然报错
//__init的作用是用来告诉编译器当前代码保存在.init.text段中
// #define __init __section(".init.text")
// linux内核也会有自己的链接脚本 vmlinux.lds,这个链接脚本里规定了不同的内容在
// 内存中的什么位置
printk(KERN_ERR "hello world\n");
int a=10;
printk(KERN_ERR "%d\n",a);
return 0;
}
// 出口函数,卸载内核模块时执行
static void __exit mycdev_exit(void)
{
// #define __exit __section(".exit.text")
//__exit指定出口函数保存在.exit.text段中
}
// 用于声明入口函数
module_init(mycdev_init);
// 用于声明出口函数
module_exit(mycdev_exit);
// 声明当前内核模块遵循GPL协议
MODULE_LICENSE("GPL");
ubuntu:
先切换到管理员:sudo su
再输入以下内容:echo 4 3 1 7 > /proc/sys/kernel/printk
注:这种修改方式ubuntn重启后,级别恢复默认设置的4 4 1 7
开发板上linux
进入根文件系统下的etc下的init.d文件夹:cd ~/nfs/rootfs/etc/init.d
打开rcS脚本文件:vi rcS
在rcS中最后一行添加:echo 4 3 1 7 > /proc/sys/kernel/printk
切换到虚拟终端:ctrl+alt+[f2-f6](fn)
退出虚拟终端:ctrl+alt+f1(fn)
dmesg:查看内核打印消息
dmesg -c:先将保存的内核消息打印在终端再清除
dmesg -C:直接清除