linux驱动开发前的基础知识

黑鸟858
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本文已参与「新人创作礼」活动，一起开启掘金创作之路。

摘要：主要介绍了在进行linux驱动开发前，需要了解和掌握的一些基本知识。

MobaXterm窗口设置

为了解决在命令行中输入较长命令时，MobaXterm终端不能自动换行而导致命令首尾字符覆盖的问题，需要将MobaXterm终端大小设置成与linux终端一致，其步骤为：

  1. Linux终端窗口大小设置
    • 查询终端窗口的行列数：stty size
    • 设置终端窗口列数：stty cols num
    • 设置终端窗口行数：stty rows num
  2. MobaXterm终端大小设置
    1. 右击会话窗口，选择edit session
    2. 选择Terminal settings——>Terminal font settings——>Terminal size
    3. 输入与linux终端相同的行列值

编译内核模块前的环境准备

  1. 下载linux内核源码

  2. 安装必要的工具库

    sudo apt install make gcc-arm-linux-gnueabihf gcc bison flex libssl-dev dpkg-dev lzop

  3. 编译内核

内核模块头文件

  • <linux/module.h>：包含内核模块信息声明的相关函数
  • <linux/init.h>：包含module_init()和module_exit()函数
  • <linux/kernel.h>：包含内核提供的各种函数，如printk等

内核模块打印函数

因为内核模块无法使用glibc库，所以它自身实现了一个类printf函数，但是需要指定打印等级，因为只有消息的打印等级高于（数字上小于）当前终端的显示等级，才会输出到终端。当然你也可以使用dmesg命令查看所有等级的消息。

  1. #define KERN_EMERG "<0>"：系统即将崩溃
  2. #define KERN_ALERT "<1>"：需要马上处理
  3. #define KERN_CRIT "<2>"：情况严重
  4. #define KERN_ERR "<3>"：发生错误
  5. #define KERN_WARNING "<4>"：警告
  6. #define KERN_NOTICE "<5>"：需要注意
  7. #define KERN_INFO "<6>"：一般消息
  8. #define KERN_DEBUG "<7>"：调试信息

  • 系统当前printk打印设置情况

    cat /proc/sys/kernel/printk`
4	4	1	7
    • 当前控制台（终端）日志级别（printk消息的日志级别要小于该值方能在控制台打印）
    • 默认消息日志级别（未指定日志级别的printk() 采用的默认级别，一般被定义为4）
    • 最小的控制台级别（控制台日志级别可被设置的最小值）
    • 默认控制台日志级别（控制台日志级别的缺省值）

    其实这四个值是在kernel/printk.c 中被定义的：

    int console_printk[4] = {
    DEFAULT_CONSOLE_LOGLEVEL,      /* console_loglevel */
    DEFAULT_MESSAGE_LOGLEVEL,      /* default_message_loglevel */
	MINIMUM_CONSOLE_LOGLEVEL,      /* minimum_console_loglevel */
	DEFAULT_CONSOLE_LOGLEVEL,      /* default_console_loglevel */
};

    所以，如果不想打印任何消息到控制台，就可以如下设置：

    echo "0 4 1 7" > /proc/sys/kernel/printk

Makefile

KERNEL_DIR=/home/build				//内核源代码目录，从中找到顶层makefile
ARCH=arm
CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-

export ARCH CROSS_COMPILE			//导出变量给子makefile使用

obj-m := 模块名.o					  //定义要生成的内核模块的名字

all:
	$(MAKE) -C $(KERNEL_DIR) M=$(CURDIR) modules	//从内核源代码顶层makefile中执行伪目标modules
	
.PHONE:clean
clean:
	$(MAKE) -C $(KERNEL_DIR) M=$(CURDIR) clean	//从内核源代码顶层makefile中执行伪目标clean

$(MAKE)：Makefile的默认变量，值为make

选项-C：让make工具跳转到linux内核目录下读取顶层Makefile

M：表示当前所编译的内核模块的源码目录

(CURDIR)：Makefile的默认变量，值为当前目录所在路径，也可以写成M=(CURDIR)：Makefile的默认变量，值为当前目录所在路径，也可以写成M=(pwd)

make modules：执行linux顶层Makefile的伪目标modules，实现将内核模块源码的读取并编译成为ko文件

insmode xxx.ko：安装xxx模块

rmmod xxx：卸载xxx模块

lsmod ：查看当前系统下的已安装模块

模块参数

  • 作用：根据不同应用场合给内核模块传递不同的参数，提高内核模块灵活性。

  • 步骤：

    1. 定义一个常见变量

    2. 使用module_param宏把传参数值赋给变量

      • module_param(name, type, perm)
        • name: 参数名
        • type：参数类型
          • int对应int
          • byte对应char类型的变量
          • bool对应布尔变量
          • charp对应字符串类型char*或“strings...”
        • perm：读写权限（以0开头的八进制4位数字，不允许含执行权限）
          • 其可在/sys/module/模块名/parameters目录下，生成该参数对应的文件名

符号共享

符号共享是指内核模块间可以共享导出的符号表，即变量或函数A在模块1中导出的话，那么在模块2中也可以引用了

  • 变量共享：在另一个模块使用时需要用extern修饰；

  • 函数共享：在另一个模块使用时，需要添加函数声明（也在头文件中声明）；

    EXPORT_SYMBOL(name)
//name:变量名或函数名

  • 查看当前内核中的符号表：cat /proc/kallsyms | grep xxx

模块加卸载

  1. 手动加载
    • 加载时必须先加载相关依赖模块
    • 卸载时必须按相反顺序卸载
  2. 自动加载
    1. 将所有内核模块放到/lib/modules/内核版本/目录下；
      • 内核版本获取方式：uname -r
    2. 建立模块依赖关系：depmod -a
    3. 查看模块依赖关系：cat /lib/modules/内核版本/modules.dep
    4. 加载模块及其依赖模块：modprobe xxx
    5. 卸载模块及其依赖模块：modprobe -r xxx
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