树莓派使用教程6:linux内核模块编程

0.引言

在linux中,设备分为三种:

• 字符设备:以字符为单位进行传输

• 块设备: 以块为单位进行传输,通常一个块为4K

• 网络设备:以网络接口进行传输

其中,网络设备不像字符设备或块设备那样通过对应的设备文件进行操作,也不能通过read/write进行数据请求,而是通过socket接口函数进行访问;

这些设备驱动文件加载到内核中,我们才能在linux系统中查看到对应的设备文件,才能通过上层程序去操作硬件;

设备驱动文件的编写,也就是内核模块编程的一种;

本文简单介绍了内核模块编程的基本步骤

1.内核模块三要素:

• 入口函数

• 出口函数

• GPL声明文件

入口函数(加载):

module_init()  //入口函数
​
int __init XXX_func(void){
    //
    return 0;
}
​
//module_init在头文件linux/init.h中被定义,使用时需include

出口函数(卸载):

module_exit()  //卸载函数
​
void __exit xxx_func(void){
​
}

GPL声明文件:

#include <linux/module.h>
​
MODULE_LICENSE("GPL")
​
//MODULE_LICENSE在头文件linux/module.h中被定义,使用时需include

2.测试实例

创建demo.c文件,输入如下内容:

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
​
int __init demo_init(void){
    printk("----%s----%s----%d",__FILE__,__func__,__LINE);
    printk("hello world");
    return 0;
}
​
void __exit demo_exit(void){
    printk("----%s----%s----%d",__FILE__,__func__,__LINE);
}
​
module_init(demo_init);
module_exit(demo_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

3.编译

编译器:gcc 交叉编译工具;

编写编译内核模块的Makefile;

• 内部编译:将内核模块源文件放在内核源码中进行编译,Kconfig, Makefile, make menuconifg

• 静态编译:将内核模块编译进uImage中

• 外部编译:将内核模块源文件放在内核源文件外进行编译

• 动态编译:编译生成动态模块xxx.ko

一般采用外部编译,动态加载的方式.

编写Makefile文件:

与demo.c同目录下创建Makefile文件

KERNELDIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/build
PWD:=$(shell pwd)
​
obj-m:=hello.o
​
all:
    make -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
clean:
    make -C $(KERLNEDIR) M=$(PWD) clean

提示:$(shell  uname -r) 与`uname -r`是等价的

-C 进入到内核的目录执行Makefile ;

M=$(PWD)表示返回当前目录;

再次执行makefile;

modules 编译成模块的意思

KERNELDIR指的是内核库文件的路径;

uname -r查看内核版本号;

一般来说我们构造内核树时，它把内核库统一保存在/lib/modules/内核版本号/build目下;

没有build文件:

需要安装linux-headers

//树莓派
sudo apt install raspberrypi-kernel-headers
​
//ubuntu
sudo apt install linux-headers-`uname -r`

安装后的内核文件在:/usr/src目录下,然后创建软链接:

ln -s /usr/src/`uname -r` /lib/modules/`uname -r`/build

4.使用模块

在demo.c的文件夹下执行make指令,会生成demo.ko文件

• 将内核模块插入内核中

sudo insmod demo.ko

• 查看内核中被插入的模块

lsmod

• 卸载模块

sudo rmmod demo

• 查看内核的日志信息命令

dmesg
​
//清除内核日志信息
dmesg -c