linux驱动学习：1.内核树的建立

 首先，为什么要建立内核树呢？因为我们知道驱动可以编译进内核进行执行，也可以以模块的方式加载到内核里进行执行。编写驱动程序在2.6版本的内核与 2.4版本的内核有所不同，2.4版本的内核只需要有一套内核头文件就够了，而2.6的内核的模块则要和内核源代码树中的目标文件相连接，这样，就需要一个建立一个内核树，来提供上面这些目标文件。所以首先我们要建立一个内核源代码树，而这个内核源代码树的建立有两种方式：一，直接用发行版的内核源代码包建立（也就是你装的 Linux 系统）；二，用www.kernel.org上下的纯净版内核构造，这里选择第二种方式。因为，发行版厂商提供的内核源代码包通常打了许多补丁，从而和你从 www.kernel.org上下的内核存在很大的差异。在某些情况下，有可能厂商的补丁会修改设备驱动程序使用的内核API。而我们最终要一直 Linux系统到开发板上去，我们不会去移植发行版提供的内核，我们只会移植从www.kernel.org下的内核，所以不论是从学习的角度，还是从以后移植Linux的角度，我们都选择第二种办法。好了，废话少说，下面开始叙述建立内核树的详细过程。

       首先，用uname -r 查看当前运行内核的版本：
[root@localhost ~]# uname -r
2.6.18-53.el5
[root@localhost ~]#
        然后，从www.kernel.org上下一个和你当前运行版本一样的内核，这里可以看到我当前运行的内核版本是2.6.18-53.el5，好，那我就下一个2.16.18.x的版本(必须有和当前运行的版本有同样的版本号，否则在加载模块时候insmod: error inserting '***.o'  :-l invalid module format这样的错误)。
        下下来之后放在一个目录下，我存放的目录为：
[root@localhost linux]# pwd
/home/linux
         解压：
[root@localhost linux]# tar xvzf linux-2.6.18.tar.gz
解压完之后会生成linux-2.6.18目录。进入这个目录：
[root@localhost linux]# cd linux-2.6.18
拷贝当前系统的.config文件到这个目录下：
[root@localhost linux-2.6.18]# cp /usr/src/kernels/2.6.18-53.el5-i686/.config ./（ubantu版本下在/boot/config-2.6.32-28-generic-pae）
运行makemenuconfig
[root@localhost linux-2.6.18]# make menuconfig

去掉上图中的*
保存退出。（用ESC键退出，Y保存）
执行make
[root@localhost linux-2.6.18]# make
时间一个多小时，可以去看电影去了。
[root@localhost linux-2.6.18]# make bzImage（此处i要大写，编译压缩形式的内核)
[root@localhost linux-2.6.18]# make modules    (编译选择的模块)
[root@localhost linux-2.6.18]# make  modules_install  (将编译后的模块转移到系统标准位置，模块在系统中的标准目录位于/lib/modules/x.y.z，后面的x.y.z是版本号，为安全起见，在运行＃make modules－install之前最好对/lib/modules进行备份。模块通常是带有扩展名.o的文件，使用命令＃lsmod可以对当前内核的模块进行列表。 )
可以看到在
[root@localhost code]# cd /lib/modules/
生成了2.6.18目录
[root@localhost modules]# ls
2.6.18  2.6.18-53.el5  2.6.18.8
下面编写一个hello模块
[root@localhost code]# gedit hello.c

view plain copy to clipboard print ?

1. #include <linux/init.h>       
2. #include <linux/module.h>       
3. MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");      
4. static int hello_init(void)      
5. {      
6. printk(KERN_EMERG "Hello, li wei meng/n");      
7. return 0;      
8. }      
9. static void hello_exit(void)      
10. {      
11. printk(KERN_EMERG"Goodbye, li wei meng/n");      
12. }      
13. module_init(hello_init);      
14. module_exit(hello_exit);       

#include <linux/init.h> #include <linux/module.h> MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL"); static int hello_init(void) { printk(KERN_EMERG "Hello, li wei meng/n"); return 0; } static void hello_exit(void) { printk(KERN_EMERG"Goodbye, li wei meng/n"); } module_init(hello_init); module_exit(hello_exit);

这个模块什么也不干，只是在模块加载时打印一条信息，卸载时也打印一条信息。麻雀虽小，但五脏具全，MODULE_LICENSE()指明认证方式，现在支持的有：“GPL” “GPL v2" "GPL and additional rights" "Dual BSD/GPL" "Dual MIT/GPL" "Dual MPL/GPL" "Proprietary"，这是内核2.6里新添加的，实验发现它不是必需的。module_init()指明模块的入口，这是必需的；module_exit()指明模块的出口，这也是必需的。

同时编写Makefile，在同一目录下：
[root@localhost code]# gedit Makefile

view plain copy to clipboard print ?

1. ifneq ($(KERNELRELEASE),)    
2. obj-m := hello.o    
3. else    
4.     KDIR := /lib/modules/2.6.18/build    
5. all:    
6.     make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules    
7. clean:    
8.     rm -f *.ko *.o *.mod.o *.mod.c *.symvers    
9. endif    

ifneq ($(KERNELRELEASE),) obj-m := hello.o else KDIR := /lib/modules/2.6.18/build all: make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules clean: rm -f *.ko *.o *.mod.o *.mod.c *.symvers endif

其中KDIR指明了引用头文件的位置，请根据具体情况修改该文件。不过有几点要说明，模块的编译需要有一个内核源码的目录结构，如果有内核源码当然更好，直接把KDIR改为源码的路径就OK了。当然只有一个内核目录结构也就可以了，毕竟需要的只是头文件，及一些编译脚本，在Linux各发行版的/usr/src/下是有这样一个目录结构的，比如我的系统为Ubuntu9.10，内核为2.6.31-19的通用版，在 /usr/src/下就有linux-headers-2.6.31-19-generic这样一个目录。所以我使用KDIR=/usr/src /linux-headers-2.6.31-19-generic。其实还有一个目录名为linux-headers-2.6.31-19，而且你会发现linux-headers-2.6.31-19-generic里的大部分文件只是指向linux-headers-2.6.31-19的一些链接，不过linux-headers-2.6.31-19里面默认缺少一些编译模块所需要的文件，不要使用它。

（切记：Makefile每个命令的第一个字符必须是制表符[tab]即KDIR，make，rm前不是四个空格空格开头而是一个[tab]，不要想当然的随便认为只是个空格。否则会在编译是报出***missing seperater .stop. 的错误 ）

执行make

[root@localhost code]# make
make -C /lib/modules/2.6.18/build M=/home/code modules
make[1]: Entering directory `/home/linux/linux-2.6.18'
  CC [M]  /home/code/hello.o
  Building modules, stage 2.
  MODPOST
  CC      /home/code/hello.mod.o
  LD [M]  /home/code/hello.ko
make[1]: Leaving directory `/home/linux/linux-2.6.18'执行insmod

[root@localhost code]# insmod hello.ko
[root@localhost code]#
Message from syslogd@ at Sun May 23 21:02:30 2010 ...
localhost kernel: Hello, li wei meng
 使用 insmod ./hello.ko来加载模块，如果你遇到insmod: error inserting 'hello.o'  :-l invalid module format这样的错误，不用惊慌，并不是你的模块有问题，而是你当前运行的内核版本与你编译链接的头文件版本不一致，所以会出现格式不对的问题。此时，你可以更换系统内核，也可以下载一个与系统版本一致的内核源码重新编译该模块。如果你没有遇到任何问题，也没有打印出任何信息，那么恭喜你，你的内核加载成功了，你可以使用lsmod命令来罗列出当前你系统加载的所有模块，相信你在列表中会找到hello的。你可能会疑惑，为什么没有如我们想像中的那样，打印出"Hello, World"？呵呵，这是因为printk并不会把打印内容打印到你当面的终端，要知道模块是运行在内核态的，而你所能面对的是用户态，内核态的打印信息需要通过log或者dmesg命令来查看，想看到打印結果，最简单的方法是敲入dmesg命令，你就可以看到你所希望看到的信息了，同时，你也可以打开 /var/log/message这个文件进行查看。

执行rmmod
[root@localhost code]# rmmod hello.ko
[root@localhost code]#
Message from syslogd@ at Sun May 23 21:02:46 2010 ...
localhost kernel: Goodbye, li wei meng

最后，使用rmmod hello来卸载模块，同样，使用dmesg可以看到打印出的"Goodbye, cruel world"。

附：

Linux 有许多功能是通过模块的方式,  在需要时才载入 kernel。 如此可使 kernel 较为精简,进而提高效率,以及保有较大的弹性。这些可动态加载的模块,通常是系统的设备驱动程序。加载模块采用 insmod 指令,其常用语法如下。

 insmod [-fkmpsvxX] [-o<模块名称>] [模块文件]
 其中的参数解释如下。
  -f:不检查目前 kernel 版本与模块编译时的 kernel 版本是否一致,强制将模块载入。
  -k:将模块设置为自动卸载。
  -m:输出模块的载入信息。
  -p:测试模块是否能正确地载入 kernel。
  -s:将所有信息记录在系统记录文件中。
  -v:执行时显示详细的信息。
  -x:要汇出模块的外部符号。
  -X:汇出模块所有的外部符号,此为预设置。
  • rmmod(卸载模块)指令
  Linux 把系统的许多功能编译成一个个单独的模块,待有需要时再分别加载它们,如果不再需要这些模块的时候,就可以使用 rmmod 命令来卸载这些模块。其语法如下。
  rmmod [-as] [模块名称...]
  其使用参数说明如下。
  -a:删除所有目前不需要的模块。
  -s:把信息输出至 syslog 常驻服务,而非终端机界面

附：参考文档http://blog.chinaunix.net/link.php?url=http://www.91linux.com%2Fhtml%2Farticle%2Fkernel%2F20071204%2F8805.html

                        http://www.huomo.cn/os/article-10f16.html

                        http://blog.csdn.net/liangkaiming/archive/2010/10/13/5937929.aspx