《嵌入式Linux驱动开发教程》--内核模块

内核模块

绝大多数的驱动都是以内核模块的形式实现。

宏内核和微内核
　　宏内核（Linux）：所有的内核功能都被整体编译在一起，形成单独的内核镜像文件,内核中各功能模块的交互通过直接的函数调用进行。
　　微内核（Windows）:功能模块的交互需要微内核提供的通信机制。
宏内核添加改变内核的某个功能，需要重新编译整个内核，然后重启整个系统，引入内核模块：
　　内核模块：被单独编译的一段内核代码，根据需求动态的加载、卸载到内核。修改驱动的代码，仅编译驱动代码本身，加载的内核测试。
　　内核模块有助于减小内核镜像文件的体积，减少内核占用的内存空间（整个内核镜像加载到内存中），不必把所有驱动都编译进内核，以模块形式单独编译驱动程序。
（内核模块不一定都是驱动程序，驱动程序也不全是模块的形式）

---

---

2.1内核模块程序的初始化和退出函数原型

2.2内核模块的相关工具

1.模块加载
1.1insmod ***.ko:加载指定目录下的.ko文件到内核，需要指定路径，默认是在当前目录找。
1.2depmod+modprobe ***
　　depmod : 更新模块的依赖信息
　　modprobe ： 自动加载模块到内核，不指定路径和后缀
2.模块信息 modinfo ***:查看模块的信息。
3.模块卸载 rmmod ***:如果内核配置为允许卸载模块，将指定的模块从内核中卸载。

2.3内核模块的一般形式（\module\ex2）

#include 
#include 
#include 

// 使用static关键字，因为static关键字修饰的函数的链接属性为内部，解决了内核模块加载到内核之后函数名可能会重复定义的问题。
// 初始化只会调用一次，使用 _init 修饰，当函数调用成功后，模块的加载程序会释放掉这部分空间，节约内存
static int _init vser_init(void)    
{
    printk("模块初始化了");
    return 0;
}
// 使用 _exit 修饰，如果模块不允许卸载，那么这段代码完全不需要加载
static void _exit vser_exit(void)
{
    printk("模块卸载了");
}

//module_init和module_exit是两宏，之后模块的初始化和卸载函数可以通过别名定义
module_init(vser_init);//指定初始化模块别名
module_exit(vser_exit);//指定卸载模块别名

//全是宏：模块以及作者的相关信息
//modinfo命令输出信息
MODULE_LICENSE("GPL");                  //接受相关许可协议，必须加
MODULE_AUTHOR("NAPO <[email protected]>");
MODULE_DESCRIPTION("A Module");
MODULE_ALIAS("test_module");		    //模块的别名，模块加载时可以使用别名

2.4多个源文件编译一个内核文件（\module\ex3）

与调用外部c文件有差别，只在需要调用的文件中使用extern声明下，不需要include .h文件

makefile的修改：

2.5内核模块参数（\module\ex4）

模块初始化函数在模块加载时被调用，但是函数是不接受参数的，所以需要想办法通过命令行向其传递参数，这就产生了模块参数。

module_param(name, type, perm); # 单个变量使用的宏
module_param_array(name, type, nump,perm); # 数组使用的宏
name：变量名
type：变量类型
nump：数组元素个数的指针，可选
perm：sysfs文件系统中的文件权限属性
参数的类型有：bool、invbool（反转值bool）、charp（字符指针）、short、int、long、ushort（u表示无符号）、uint、ulong。以及它们对应的数组类型
指定模块参数的值：modprobe vser baudrate=115200 port=1,2,3,4 name=“virtual-serial”

2.6内核模块的依赖

模块之间的链接（2.4是多个源文件生成一个内核模块）
在一个驱动程序使用另一个驱动程序
1.导出的条件：
　　全局变量；
　　在模块的全局部分导出
2.使用方法
　　第一、在模块函数，全局变量定义之后使用EXPORT_SYMBOL（函数名）
　　第二、在掉用该函数的模块中使用extern对之声明
　　第三、首先加载定义该函数的模块，再加载调用该函数的模块
　　第四、两个模块需要一起编译，要不然的话vser.c并不知道dep.c的存在，所以依然找不到符号。
　　第五、卸载时需要先卸载vser模块再卸载dep模块，要不然可能会因为vser依赖dep模块，而导致dep模块不能被卸载。

2.7内核模块与普通应用程序的区别

1.内核模块是操作系统的一部分，运行在内核空间，应用程序运行在用户空间（主要）。
2.内核模块中的函数是被动的被调用的，比如初始化函数和清除函数分别在模块加载和模块卸载时被调用。模块注册一些服务性质的函数 供其他功能呢单元调用，应用程序是顺序执行，通常调用一些函数。
3.内核模块处于C函数库之下，不能调用C库函数，应用程序可以调用。
4.内核模块需要做一些清除性的工作，而应用程序有些不需要。
5.内核模块如果产生了非法访问一般导致系统崩溃，应用程序一般只影响自己。
6.内核模块并发多，如中断，多处理器；应用程序一般多进程或多线程。
7.内核空间只有4KB或8KB的栈，需要大的内存空间时，需要动态分配。
8.内核空间的printk，不支持浮点数。

---