linux驅動入門篇

linux驅動入門篇

http://group.ednchina.com/862/10549.aspx

 

 

Linux設備驅動屬於內核的一部分，Linux內核的一個模塊可以以兩種方式被編譯和加載：

　　（1）直接編譯進Linux內核，隨同Linux啓動時加載；

　　（2）編譯成一個可加載和刪除的模塊，使用insmod加載（modprobe和insmod命令類似，但依賴於相關的配置文件），rmmod刪除。這種方式控制了內核的大小，而模塊一旦被插入內核，它就和內核其他部分一樣。

　　下面我們給出一個內核模塊的例子：

#include <linux/module.h> //所有模塊都需要的頭文件
#include <linux/init.h> // init&exit相關宏
MODULE_LICENSE("GPL");
static int __init hello_init (void)
{
　printk("Hello module init/n");
　return 0;
}

static void __exit hello_exit (void)
{
　printk("Hello module exit/n");
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

　　分析上述程序，發現一個Linux內核模塊需包含模塊初始化和模塊卸載函數，前者在insmod的時候運行，後者在rmmod的時候運行。初始化與卸載函數必須在宏module_init和module_exit使用前定義，否則會出現編譯錯誤。

　　程序中的MODULE_LICENSE("GPL")用於聲明模塊的許可證。
　　　　
　　如果要把上述程序編譯爲一個運行時加載和刪除的模塊，則編譯命令爲：

gcc -D__KERNEL__ -DMODULE -DLINUX -I /usr/local/src/linux2.4/include -c -o hello.o hello.c

　　由此可見，Linux內核模塊的編譯需要給gcc指示-D__KERNEL__ -DMODULE -DLINUX參數。-I選項跟着Linux內核源代碼中Include目錄的路徑。

　　下列命令將可加載hello模塊：

insmod ./hello.o

　　下列命令完成相反過程：

rmmod hello

　　如果要將其直接編譯入Linux內核，則需要將源代碼文件拷貝入Linux內核源代碼的相應路徑裏，並修改Makefile。
我們有必要補充一下Linux內核編程的一些基本知識：

　　內存

　　在Linux內核模式下，我們不能使用用戶態的malloc()和free()函數申請和釋放內存。進行內核編程時，最常用的內存申請和釋放函數爲在include/linux/kernel.h文件中聲明的kmalloc()和kfree()，其原型爲：

void *kmalloc(unsigned int len, int priority);
void kfree(void *__ptr);

　　kmalloc的priority參數通常設置爲GFP_KERNEL，如果在中斷服務程序裏申請內存則要用GFP_ATOMIC參數，因爲使用GFP_KERNEL參數可能會引起睡眠，不能用於非進程上下文中（在中斷中是不允許睡眠的）。

　　由於內核態和用戶態使用不同的內存定義，所以二者之間不能直接訪問對方的內存。而應該使用Linux中的用戶和內核態內存交互函數（這些函數在include/asm/uaccess.h中被聲明）：

unsigned long copy_from_user(void *to, const void *from, unsigned long n);
unsigned long copy_to_user (void * to, void * from, unsigned long len);

　　copy_from_user、copy_to_user函數返回不能被複制的字節數，因此，如果完全複製成功，返回值爲0。

　　include/asm/uaccess.h中定義的put_user和get_user用於內核空間和用戶空間的單值交互（如char、int、long）。

　　這裏給出的僅僅是關於內核中內存管理的皮毛，關於Linux內存管理的更多細節知識，我們會在本文第9節《內存與I/O操作》進行更加深入地介紹。

　　輸出
　
　　在內核編程中，我們不能使用用戶態C庫函數中的printf()函數輸出信息，而只能使用printk()。但是，內核中printk()函數的設計目的並不是爲了和用戶交流，它實際上是內核的一種日誌機制，用來記錄下日誌信息或者給出警告提示。

　　每個printk都會有個優先級，內核一共有8個優先級，它們都有對應的宏定義。如果未指定優先級，內核會選擇默認的優先級DEFAULT_MESSAGE_LOGLEVEL。如果優先級數字比int console_loglevel變量小的話，消息就會打印到控制檯上。如果syslogd和klogd守護進程在運行的話，則不管是否向控制檯輸出，消息都會被追加進/var/log/messages文件。klogd 只處理內核消息，syslogd 處理其他系統消息，比如應用程序。

　　模塊參數

　　2.4內核下，include/linux/module.h中定義的宏MODULE_PARM(var,type) 用於向模塊傳遞命令行參數。var爲接受參數值的變量名，type爲採取如下格式的字符串[min[-max]]{b,h,i,l,s}。min及max用於表示當參數爲數組類型時，允許輸入的數組元素的個數範圍；b：byte；h：short；i：int；l：long；s：string。

　　在裝載內核模塊時，用戶可以向模塊傳遞一些參數：

insmod modname var="value"

　　如果用戶未指定參數，var將使用模塊內定義的缺省值。

inux字符設備註冊結構體

 

 

static struct char_device_struct {
 struct char_device_struct *next;
 unsigned int major;
 unsigned int baseminor;
 int minorct;
 const char *name;
 struct file_operations *fops;
 struct cdev *cdev;  /* will die */
} *chrdevs[MAX_PROBE_HASH];

MAX_PROBE_HASH]; = 255

這就是爲什麼linux可以有最多255個字符設備了！