Linux裝置驅動開發環境的搭建

剛接觸Linux裝置驅動時，初學者往往連如何編譯驅動程式都不懂，更别說編譯進核心或加載測試了。一般都是在網上找個最簡單的 helloworld驅動程式，然後嚴格按照網上所說的步驟編譯，結果卻得到一大堆見都沒見過的錯誤，更不要說根據錯誤資訊來解決問題了，很多人到這裡就 不知道如何往下進行了。十幾天前我也卡在這裡很長時間，現在知道是以然了就記下來，些許對一些同道者有幫助。

一個基本的Linux裝置驅動開發環境由主控端和目标機組成，主控端就是用來做驅動開發工作的主機，目标機就是用來運作和測試裝置驅動的主機，在宿 主機上需要有開發工具（gcc，gdb，make等）和linux源碼（版本要對應目标機上的linux核心），而目标機上隻要運作linux即可。由于 步驟有所不同，下面分為普通Linux裝置驅動開發和嵌入式Linux設别驅動開發兩種情況來講述環境的搭建和驅動程式的編譯：

（一）普通Linux裝置驅動開發

普通Linux主要是區分于嵌入式Linux（一般指uClinux），在這種開發中主控端和目标機可以是一台主機，即在本機上開發編譯然後在本機 上加載運作（Linux裝置驅動也可以直接編譯進核心，但為了開發工作友善，一般采用動态加載的方式），當然也可以是兩台主機，如果是兩台主機的話，要保 證主控端上的linux源碼的版本号與目标機中的linux核心版本一緻。普通Linux裝置驅動開發的步驟如下：

1. 在主控端上安裝開發工具和下載下傳linux源碼（要求版本号和目标機上的linux核心版本一緻）。開發工具主要有gcc、gdb、make等，這些工具在redhat或fc中預設就安裝了，在debian或Ubuntu中可以通過下面這個指令安裝：

   apt-get install build-essential

   linux源碼可以通過以下幾種途徑獲得：
   • 直接去www.kernel.org下載下傳
   • 通過包管理工具下載下傳源碼，在debian和Ubuntu中可以通過下面這個指令下載下傳，

     apt-get install linux-source-(版本号) 

     ，下載下傳後的檔案在/usr/src目錄中，解壓到該目錄即可
   将源碼解壓到/usr/src/目錄後，進入linux-source-(版本号)目錄中執行下面幾個指令：

   make oldconfig make prepare make scripts

2. 編寫Linux驅動程式，以一個最簡單的hello.c為例，hello.c的内容如下：

   #include "linux/init.h"
   #include "linux/module.h"
   
   static int hello_init(void)
   {
       printk(KERN_ALERT "Hello World linux_driver_module/n");
       return 0;
   }
   
   static void hello_exit(void)
   {
       printk(KERN_ALERT "Goodbey linux_driver_module/n");
   }
   
   module_init(hello_init);
   module_exit(hello_exit);
   MODULE_LICENSE("GPL");
   MODULE_AUTHOR("lpj");
              

3. 寫Makefile檔案，一個示例如下，裡面各項參數根據實際情況更改：
4. 編譯，在hello.c和Makefile所在目錄下執行 make 即可，編譯後在目前目錄生成hello.ko檔案
5. 加載并測試：加載使用insmod或modprobe指令來實作，如在目前路徑執行如下代碼：

   insmod hello.ko 或 modprobe hello

   注意，如果在虛拟終端加載核心的話，将看不到核心列印資訊，因為核心列印資訊不會輸出到虛拟終端，而是輸出到/proc/kmsg檔案中，是以可以通過以下方式檢視核心資訊：

   • cat /proc/kmsg 

     會一直列印，需要Ctrl－C手動終止

   • dmesg 或 dmesg | tail -N 

     ，N為一數字，表示顯示最後N行
6. 解除安裝：使用rmmod指令解除安裝驅動子產品，如

    rmmod hello

（二）嵌入式Ｌinux裝置驅動開發

這種開發中一般目标機為帶有嵌入式處理器的開發闆，而主控端為PC，開發環境需要在主控端上搭建，嵌入式Linux裝置驅動開發的步驟如下：

1. 在主控端上下載下傳嵌入式Linux的源碼,并安裝嵌入式Linux開發工具（針對于不同的嵌入式處理器，工具也有所不同，如對應于Arm的arm-gcc系列，針對nios2處理器的nios2-cc系列）
2. 編寫Linux裝置驅動驅動程式，還以上面給出的hello.c為例，将該檔案複制到(linux 源碼目錄)/drivers/(目标檔案夾)／中
3. 在(目标檔案夾)中建立Makefile和Kconfig(菜單配置檔案)，内容分别如下：

   #makefile obj-$(CONFIG_HELLODRV) += hello.o

   注意，如果Kconfig檔案中的"tristate"寫成"bool"，則該子產品隻能選為Y（編譯進核心）或N（不選擇），不能選為M（編譯為子產品，可動态加載）
4. 修改上層目錄（ linux核心源碼目錄/drivers/）中的Makefile和Kconfig檔案，Makefile中加入如下語句：

   #makefile obj-y += (目标檔案夾)

   (此處有多種寫法，這隻是其中一種)

   Kconfig中加入如下語句：

   #Kconfig source "drivers/(目标檔案夾)/Kconfig"

5. 編譯核心：幾個基本的指令及選擇界面如下：

   make menuconfig 

   執行到這一步後

   其中Vendor/Product...是選擇處理器廠家和型号的，Kernel/Library...是配置應用程式的，按空格鍵或Enter鍵可以進入選項進行配置，用上下鍵移動到Kernel/Library...菜單上

   在該界面有兩個Customize...選項，第一個是選擇自定義配置核心，第二個是選擇自定義配置應用程式，按空格鍵可以選擇這些選項，選擇後按 exit鍵退出，選擇是否儲存的時候選擇“yes“，如果選擇了第一個Customize...，則退出後會自動進入核心配置界面

   該界面有很多選項，這裡不細講，我們要配置驅動子產品，就用上下鍵移動到Device Drivers上，然後按回車或空格鍵進入，裝置驅動配置界面如下圖：

   

   這裡就是linux-2.X/drivers/Kconfig裡的内容了，下面那個綠色的V(+)表示這一頁沒顯示完，可以用下鍵繼續往下浏覽，找到我們自己的菜單名，然後按回車或空格進入

   用M鍵使選項前的尖括号裡顯示M表示該子產品要動态加載，也可以按y鍵選擇直接編輯進核心，選擇完後exit退出，選擇yes或no的對話框通一選yes。

   make romfs 

   #第一次編譯核心前一定要有該步驟

   make

6. 加載測試：将生成的zImage檔案下載下傳到開發闆，開發闆上的嵌入式Linux啟動後可以用insmod或modprobe加載驅動子產品，測試完畢後可以通過rmmod指令解除安裝驅動子產品