linux內核與驅動

『壹』 如何把自己的驅動編譯進內核或模塊

我們知道若要給linux內核添加模塊(驅動)有如下兩種方式：
（1）動態方式：採用insmod命令來給運行中的linux載入模塊。
（2）靜態方式：修改linux的配置菜單，添加模塊相關文件到源碼對應目錄，然後把模塊直接編譯進內核。
對於動態方式，比較簡單，下面我們介紹如何採用靜態的方式把模塊添加到內核。
最終到達的效果是：在內核的配置菜單中可以配置我們添加的模塊，並可以對我們添加的模塊進行編譯。
一. 內核的配置系統組成
首先我們要了解Linux 2.6內核的配置系統的原理，比如我們在源碼下運行「make menuconfig 」為神馬會出現一個圖形配置菜單，配置了這個菜單後又是如何改變了內核的編譯策略滴。
內核的配置系統一般由以下幾部分組成：
（1）Makefile：分布在Linux內核源代碼中的Makefile，定義Linux內核的編譯規則。
（2）配置文件(Kconfig)：給用戶提供配置選項，修改該文件來改變配置菜單選項。
（3）配置工具：包括配置命令解釋器(對配置腳本中使用的配置命令進行解釋)，配置用戶界面(提供字元界面和圖形界面)。這些配置工具都是使用腳本語言編寫的，如Tcl/TK、Perl等。
其原理可以簡述如下：這里有兩條主線，一條為配置線索，一條為編譯線索。配置工具根據kconfig配置腳本產生配置菜單，然後根據配置菜單的配置情況生成頂層目錄下的.config，在.config里定義了配置選擇的配置宏定義，如下所示：

如上所示，這里定義的這些配置宏變數會在Makefile里出現，如下所示：

然後make 工具根據Makefile里這些宏的賦值情況來指導編譯。所以理論上，我們可以直接修改.config和Makefile來添加模塊，但這樣很麻煩，也容易出錯，下面我們將會看到，實際上我們有兩種方法來很容易的實現。

二. 如何添加模塊到內核
實際上，我們需要做的工作可簡述如下：
（1）將編寫的模塊或驅動源代碼(比如是XXOO)復制到Linux內核源代碼的相應目錄。
（2）在該目錄下的Kconfig文件中依葫蘆畫瓢的添加XXOO配置選項。
（3）在該目錄的Makefile文件中依葫蘆畫瓢的添加XXOO編譯選項。
可以看到，我們奉行的原則是「依葫蘆畫瓢」，主要是添加。
一般的按照上面方式又可出現兩種情況，一種為給XXOO驅動添加我們自己的目錄，一種是不添加目錄。兩種情況的處理方式有點兒不一樣哦。

三. 不加自己目錄的情況
（1）把我們的驅動源文件(xxoo.c)放到對應目錄下，具體放到哪裡需要根據驅動的類型和特點。這里假設我們放到./driver/char下。
（2）然後我們修改./driver/char下的Kconfig文件，依葫蘆添加即可，如下所示：

注意這里的LT_XXOO這個名字可以隨便寫，但需要保持這個格式，他並不需要跟驅動源文件保持一致，但最好保持一致，等下我們在修改Makefile時會用到這個名字，他將會變成CONFIG_LT_XXOO，那個名字必須與這個名字對應。如上所示，tristate定義了這個配置選項的可選項有幾個，help定義了這個配置選項的幫助信息，具體更多的規則這里不講了。

（3）然後我們修改./driver/char下的Makefile文件，如下所示：

這里我們可以看到，前面Kconfig里出現的LT_XXOO，在這里我們就需要使用到CONFIG_XXOO，實際上邏輯是醬汁滴：在Kconfig里定義了LT_XXOO，然後配置完成後，在頂層的.config里會產生CONFIG_XXOO，然後這里我們使用這個變數。
到這里第一種情況下的添加方式就完成了。
四. 添加自己目錄的情況
（1）在源碼的對應目錄下建立自己的目錄(xxoo)，這里假設為/drivers/char/xxoo 。
（2） 把驅動源碼放到新建的xxoo目錄下，並在此目錄下新建Kconfig和Makefile文件。然後給新建的Kconfig和Makefile添加內容。
Kconfig下添加的內容如下：

這個格式跟之前在Kconfig里添加選項類似。
Makefile里寫入的內容就更少了：

添加這一句就可以了。
（3）第三也不復雜，還是依葫蘆畫瓢就可以了。
我們在/drivers/char目錄下添加了xxoo目錄，我們總得在這個配置系統里進行登記吧，哈哈，不然配置系統怎麼找到們呢。由於整個配置系統是遞歸調用滴，所以我們需要在xxoo的父目錄也即char目錄的Kconfig和Makefile文件里進行登記。具體如下：
a). 在drivers/char/Kconfig中加入：source 「drivers/char/xxoo/Kconfig」
b). 在drivers/char/Makefile中加入：obj-$(CONFIG_LT_XXOO) += xxoo/
添加過程依葫蘆畫瓢就可以了，灰常滴簡單。

『貳』 linux中，驅動程序屬於內核嗎謝謝。內核中都有什麼呀謝謝

驅動程序 當然屬於內核了！！有一個操作系統應該有的啊！！文件系統，進程管理，內存管理，一些硬體驅動等等》。。

『叄』 如何學習Linux設備驅動

通常，內核的升級對從事linux應用程序開發的人員來說影響較小，因為系統調用基本保持兼容，影響比較大的是驅動開發人員。每次內核的更新都可能導致許多內核函數原型上的變化，其中既有內核本身提供的函數，也有硬體平台代碼提供的函數，後者變化的更加頻繁。這一點從許多經典書籍就可驗證，當你按照手裡的經典著作，如：Alessandro的《linux設備驅動程序》，編寫驅動時，發現並不能夠成功的在你的linux平台上編譯通過、或不能正常執行，原因就在於你用的內核和書里的不一致。
本文從兩個方面去解釋這個問題，一方面是如何寫好linux設備驅動，另一方面是如何應對不斷升級的內核。
如何寫好Linux設備驅動
Linux設備驅動是linux內核的一部分，是用來屏蔽硬體細節，為上層提供標准介面的一種技術手段。為了能夠編寫出質量比較高的驅動程序，要求工程師必須具備以下幾個方面的知識：
● 熟悉處理器的性能
如：處理器的體系結構、匯編語言、工作模式、異常處理等。對於初學者來說，在還不熟悉驅動編寫方法的情況下，可以先不把重心放在這一項上，因為可能因為它的枯燥、抽象而影響到你對設備驅動的興趣。隨著你不斷地熟悉驅動的編寫，你會很自然的意識到此項的重要性。
● 掌握驅動目標的硬體工作原理及通訊協議
如：串口控制器、顯卡控制器、硬體編解碼、存儲卡控制器、I2C通訊、SPI通訊、USB通訊、SDIO通訊、I2S通訊、PCI通訊等。編寫設備驅動的前提就是需要了解設備的操作方法，所以這些內容的重要程度不言而喻。但不是說要把所有設備的操作方法都熟悉了以後才可以寫驅動，你只需要了解你要驅動的硬體就可以了。
● 掌握硬體的控制方法
如：中斷、輪詢、DMA 等，通常一個硬體控制器會有多種控制方法，你需要根據系統性能的需要合理的選擇操作方法。初學階段以實現功能為目的，掌握的順序應該是，輪詢->中斷->DMA。隨著學習的深入，需要綜合考慮系統的性能需求，採取合適的方法。
● 良好的GNU C語言編程基礎
如：C語言的指針、結構體、內存操作、鏈表、隊列、棧、C和匯編混合編程等。這些編程語法是編寫設備驅動的基礎，無論對於初學者還是有經驗者都非常重要。
● 良好的linux操作系統概念
如：多進程、多線程、進程調度、進程搶占、進程上下文、虛擬內存、原子操作、阻塞、睡眠、同步等概念及它們之間的關系。這些概念及方法在設備驅動里的使用是linux設備驅動區別單片機編程的最大特點，只有理解了它們才會編寫出高質量的驅動。
● 掌握linux內核中設備驅動的編寫介面
如：字元設備的cdev、塊設備的gendisk、網路設備的net_device，以及基於這些基本介面的framebuffer設備的fb_info、mtd設備的mtd_info、tty設備的tty_driver、usb設備的usb_driver、mmc設備的mmc_host等。
Linux內核為設備驅動編寫者提供了標準的介面，驅動編寫者無需精通內核的各個部分，只需要明確內核提供給我們的介面，並實現此介面就可以了。內核提供的介面採用的是面向對象的思路，即把目標設備抽象成一個對象，通常利用一個結構體來描述這個對象。驅動工程師的任務就是實現這個對象。這個結構體中會包含設備的屬性（用變數表示）和操作方法（用函數指針表示）。如：字元設備的cdev
struct cdev {
struct kobject kobj;
struct mole *owner;
const struct file_operations *ops; // 操作方法結合，其它項都是屬性
struct list_head list;
dev_t dev;
unsigned int count;
};
開始階段可以以模仿為主，即套用一些固定的模板、參考常式。
如何應對不斷升級的內核
內核升級對驅動的影響主要體現在，（1）驅動介面定義的變化；（2）內核的一些功能函數的名稱、參數、頭文件、宏定義的變化；（3）平台代碼關於硬體操作方面封裝的一些函數的變化；（4）設備模型的影響。
● 驅動介面定義的變化
如：2.4內核中字元設備驅動的注冊介面是：
int register_chrdev(unsigned int major, const char * name, struct file_operations *fops)
而2.6內核中已經不建議使用這種方法了，改為：
int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count)
這種介面定義及注冊方法帶來的變化，發生的並不頻繁。解決方案是：參考內核中的代碼。這種介面定義及注冊方法在內核中非常容易找到，如：字元設備驅動的注冊方法及介面定義可以參照內核driver/char/目錄下的很多實例。
● 內核的一些功能函數的名稱、參數、頭文件、宏定義的變化
如：中斷注冊函數的格式及參數在2.4內核、2.6內核低版本和高版本之間都存在差別，在2.6.8中，中斷注冊函數的定義為：
int request_irq(unsigned int irq, irqreturn_t (*handler)(int, void *, struct pt_regs *),unsigned long irq_flags, const char * devname, void *dev_id)
irq_flags的取值主要為下面的某一種或組合： SA_INTERRUPT、SA_SAMPLE_RANDOM、SA_SHIRQ
在2.6.26中，中斷注冊函數的定義為：
int request_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler,unsigned long irqflags, const char *devname, void *dev_id)
typedef irqreturn_t (*irq_handler_t)(int, void *); irq_flags的取值主要為下面的某一種或組合：（功能和2.6.8的對應）IRQF_DISABLED、IRQF_SAMPLE_RANDOM、IRQF_SHARED
當出現這些問題時，編譯過程中，編譯器會給我們比較明確的錯誤提示，根據這些提示你可以判斷出是否是缺少頭文件問題、是否是函數參數定義有誤等。解決問題的最好辦法還是到你的目標內核中找信息。此時找問題的方法可以藉助於搜索，如：你可以在新的內核中搜索request_irq，看新內核中的驅動是如何使用它的，這種方法非常有效。
● 平台代碼關於硬體操作方面封裝的一些函數的變化
內核中，硬體平台相關的代碼在內核更新過程中變化比較頻繁，和我們的設備驅動也是息息相關，所以在針對一個新內核編寫設備驅動前，一定要熟悉你的平台代碼的結構。有時平台雖然提供了內核要求的介面函數，但使用起來功能卻並不完善。下面還是先舉個例子說明平台代碼更新對設備驅動的影響。
如：在linux-2.6.8內核中，調用set_irq_type(IRQ_EINT0,IRQT_FALLING);去設置S3C2410的IRQ_EINT0的中斷觸發信號類型，你會發現不會有什麼效果。跟蹤代碼發現內核的set_irq_type函數需要平台提供一個針對硬體平台的實現函數
static struct irqchip s3c_irqext_chip = {
.mask = s3c_irqext_mask,
.unmask = s3c_irqext_unmask,
.ack = s3c_irqext_ack,
.type = s3c_irqext_type
};
s3c_irqext_type就是linux內核需要的實現函數，而s3c_irqext_type在2.6.8中的實現為： static int s3c_irqext_type(unsigned int irq, unsigned int type)
{
irqdbf("s3c_irqext_type: called for irq %d, type %d\n", irq, type);
return 0;
}
原來並沒有實現。而在較高版本的內核，如2.6.26內核中，這個函數是實現了的。所以你一定要小心。當平台函數不好用時，一定要查查原因，或者直接操作硬體寄存器來達到目的。
● 2.6內核設備模型對驅動的影響
在2.6內核中寫設備驅動和在2.4內核中有著很大的不同，主要就是在設備驅動中融入了比設備驅動本身結構還復雜、還難以理解的設備模型。初學驅動時你可以不理會設備模型，但你會發現內核里的驅動代碼基本上都是融入了設備模型的了。所以很多時候你不得不面對現實，還是要弄懂它，並且它也的注冊方法也會隨著內核的升級而發生變化。解決此類問題的最好方法還是參考目標內核驅動代碼。

『肆』 如何調整Linux內核啟動中的驅動初始化順序

【問題】 此處我要實現的是將晶元的ID用於網卡MAC地址，網卡驅動是enc28j60_init。 但是，讀取晶元ID的函數，在as352x_afe_init模塊中，所以要先初始化as352x_afe_init。 此處，內核編譯完之後，在生成的system.map中可以看到， enc28j60_init在as352x_afe_init之前，所以，無法去讀晶元ID。 所以我們的目標是，將as352x_afe_init驅動初始化放到enc28j60_init之前， 然後才能讀取晶元ID，才能用於網卡初始化的時候的，將晶元ID設置成網卡物悔MAC地址。

【解決過程】

【1】

最簡單想到的，罩褲正是內核裡面的

archarmmach-as352xcore.c

中，去改devices設備列表中的順序。

enc28j60_init對應的是ssp_device，因為網卡初始化用到的是SPI驅動去進行和通訊的。

as352x_afe_init對應的是afe_device。

原先是：

把afe改到最前面：

但是，實際結果是，沒有任何影響，連systemp.map生成的，那麼模塊初始化順序，都沒有任何變化。 也就說明，想要實現驅動載入順序的改變，改core.c裡面的設備列表順序是沒有用的。

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【2】

在網上看到很多帖子，其說明的也很清楚了，就是：

Linux內核為不同驅動的載入順序對應不同的優先順序，定義了一些宏：

includelinuxinit.h

把自己的驅動的函數名用這些宏去定義之後， 就會對應不同的載入時候的優先順序。

其中，我們寫驅動中所用到的mole_init對應的是 #define mole_init(x) __initcall(x); 而 #define __initcall(fn) device_initcall(fn) 所以，驅動對應的載入的優先順序為6

在上面的不同的優先順序中， 數字越小，優先純穗級越高。 同一等級的優先順序的驅動，載入順序是鏈接過程決定的，結果是不確定的，我們無法去手動設置誰先誰後。 不同等級的驅動載入的順序是先優先順序高，後優先順序低，這是可以確定的。

所以，像我們之前在驅動中用：

所以，大家都是同一個優先順序去初始化，

最後這些驅動載入的順序，可以查看在根目錄下，

生成的system.map：

此處就是由於 c0019920 t __initcall_i2c_dev_init6 c0019924 t __initcall_as352x_afe_i2c_init6 c0019928 t __initcall_as352x_afe_init6 在c00198e4 t __initcall_enc28j60_init6之前，所以我這里才要去改。。。 知道原理，能想到的，就是要麼把as352x_afe_init改到enc28j60_init之前一級，即優先順序為5。即在驅動中，調用：fs_initcall(as352x_afe_init)；要麼把enc28j60_init改到as352x_afe_init之後，即優先順序為7即在驅動中，調用：late_initcall(enc28j60_init)；但是，此處麻煩就麻煩在，如果把as352x_afe_init改到enc28j60_init之前一級，發現後面網卡初始化enc28j60_init中，雖然讀取晶元ID對了，但是後面的IP-auto configure 有問題。所以放棄。 如果把enc28j60_init改到as352x_afe_init之後，但是，從system.map中看到的是，優先順序為7的驅動中，明顯有幾個驅動，也是和網卡初始化相關的，所以，這樣改，嘗試後，還是失敗了。 所以，沒法簡單的通過調整現有的驅動的順序，去實現順序的調整。最後，被逼無奈，想到了一個可以實現我們需求的辦法，那就是，單獨定義一個優先順序，把afe相關的初始化都放到那裡面去，這樣，就可以保證，其他沒什麼相關的沖突了。最後證實，這樣是可以實現目的的。

具體添加一個新的優先順序的步驟如下： 1.定義新的優先順序 includelinuxinit.h中：

2.用對應新的宏，定義我們的驅動：

做到這里，本以為可以了，但是編譯後，在system.map中，發現之前優先順序為7的那幾個函數，被放到system.map最後了，而不是預想的，在優先順序7之後，在

之前。最後，發現時沒有把對應的鏈接文件中的宏加進去：

3.includeasm-genericvmlinux.lds.h

最後，再重新編譯，就可以實現我們要的，和afe相關的驅動初始化，都在網卡enc28j60_init之前了。也就可以在網卡裡面讀晶元ID了。當然，對應編譯生成的system.map文件中，對應的通過mole_init定義的驅動，優先順序也都變成7了。而late_initcall對應優先順序8了。 註：當前開發板arm的板子，所以，對應的load 腳本在：

linux-2.6.28.4archarmkernelvmlinux.lds 看起來，應該是這個文件： linux-2.6.28.4archarmkernelvmlinux.lds.S 生成上面那個腳本的。vmlinux.lds中的這一行：

就是將之前那些對應的init類型的函數，展開，放到這對應的位置。

【3】 不過，最後的最後，竟然發現網卡還是工作不正常，結果第二天，無意間發現是網卡地址設置導致網卡工作不正常的。 也就是說，實際是直接將afe設置到原先的優先順序5就可以的，而不用這么麻煩去改系統的東西的...

不過，至少這也是一種辦法，雖然不是那麼的好...