linux内核与驱动

‘壹’ 如何把自己的驱动编译进内核或模块

我们知道若要给linux内核添加模块(驱动)有如下两种方式：
（1）动态方式：采用insmod命令来给运行中的linux加载模块。
（2）静态方式：修改linux的配置菜单，添加模块相关文件到源码对应目录，然后把模块直接编译进内核。
对于动态方式，比较简单，下面我们介绍如何采用静态的方式把模块添加到内核。
最终到达的效果是：在内核的配置菜单中可以配置我们添加的模块，并可以对我们添加的模块进行编译。
一. 内核的配置系统组成
首先我们要了解Linux 2.6内核的配置系统的原理，比如我们在源码下运行“make menuconfig ”为神马会出现一个图形配置菜单，配置了这个菜单后又是如何改变了内核的编译策略滴。
内核的配置系统一般由以下几部分组成：
（1）Makefile：分布在Linux内核源代码中的Makefile，定义Linux内核的编译规则。
（2）配置文件(Kconfig)：给用户提供配置选项，修改该文件来改变配置菜单选项。
（3）配置工具：包括配置命令解释器(对配置脚本中使用的配置命令进行解释)，配置用户界面(提供字符界面和图形界面)。这些配置工具都是使用脚本语言编写的，如Tcl/TK、Perl等。
其原理可以简述如下：这里有两条主线，一条为配置线索，一条为编译线索。配置工具根据kconfig配置脚本产生配置菜单，然后根据配置菜单的配置情况生成顶层目录下的.config，在.config里定义了配置选择的配置宏定义，如下所示：

如上所示，这里定义的这些配置宏变量会在Makefile里出现，如下所示：

然后make 工具根据Makefile里这些宏的赋值情况来指导编译。所以理论上，我们可以直接修改.config和Makefile来添加模块，但这样很麻烦，也容易出错，下面我们将会看到，实际上我们有两种方法来很容易的实现。

二. 如何添加模块到内核
实际上，我们需要做的工作可简述如下：
（1）将编写的模块或驱动源代码(比如是XXOO)复制到Linux内核源代码的相应目录。
（2）在该目录下的Kconfig文件中依葫芦画瓢的添加XXOO配置选项。
（3）在该目录的Makefile文件中依葫芦画瓢的添加XXOO编译选项。
可以看到，我们奉行的原则是“依葫芦画瓢”，主要是添加。
一般的按照上面方式又可出现两种情况，一种为给XXOO驱动添加我们自己的目录，一种是不添加目录。两种情况的处理方式有点儿不一样哦。

三. 不加自己目录的情况
（1）把我们的驱动源文件(xxoo.c)放到对应目录下，具体放到哪里需要根据驱动的类型和特点。这里假设我们放到./driver/char下。
（2）然后我们修改./driver/char下的Kconfig文件，依葫芦添加即可，如下所示：

注意这里的LT_XXOO这个名字可以随便写，但需要保持这个格式，他并不需要跟驱动源文件保持一致，但最好保持一致，等下我们在修改Makefile时会用到这个名字，他将会变成CONFIG_LT_XXOO，那个名字必须与这个名字对应。如上所示，tristate定义了这个配置选项的可选项有几个，help定义了这个配置选项的帮助信息，具体更多的规则这里不讲了。

（3）然后我们修改./driver/char下的Makefile文件，如下所示：

这里我们可以看到，前面Kconfig里出现的LT_XXOO，在这里我们就需要使用到CONFIG_XXOO，实际上逻辑是酱汁滴：在Kconfig里定义了LT_XXOO，然后配置完成后，在顶层的.config里会产生CONFIG_XXOO，然后这里我们使用这个变量。
到这里第一种情况下的添加方式就完成了。
四. 添加自己目录的情况
（1）在源码的对应目录下建立自己的目录(xxoo)，这里假设为/drivers/char/xxoo 。
（2） 把驱动源码放到新建的xxoo目录下，并在此目录下新建Kconfig和Makefile文件。然后给新建的Kconfig和Makefile添加内容。
Kconfig下添加的内容如下：

这个格式跟之前在Kconfig里添加选项类似。
Makefile里写入的内容就更少了：

添加这一句就可以了。
（3）第三也不复杂，还是依葫芦画瓢就可以了。
我们在/drivers/char目录下添加了xxoo目录，我们总得在这个配置系统里进行登记吧，哈哈，不然配置系统怎么找到们呢。由于整个配置系统是递归调用滴，所以我们需要在xxoo的父目录也即char目录的Kconfig和Makefile文件里进行登记。具体如下：
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/
添加过程依葫芦画瓢就可以了，灰常滴简单。

‘贰’ linux中，驱动程序属于内核吗谢谢。内核中都有什么呀谢谢

驱动程序 当然属于内核了！！有一个操作系统应该有的啊！！文件系统，进程管理，内存管理，一些硬件驱动等等》。。

‘叁’ 如何学习Linux设备驱动

通常，内核的升级对从事linux应用程序开发的人员来说影响较小，因为系统调用基本保持兼容，影响比较大的是驱动开发人员。每次内核的更新都可能导致许多内核函数原型上的变化，其中既有内核本身提供的函数，也有硬件平台代码提供的函数，后者变化的更加频繁。这一点从许多经典书籍就可验证，当你按照手里的经典着作，如：Alessandro的《linux设备驱动程序》，编写驱动时，发现并不能够成功的在你的linux平台上编译通过、或不能正常执行，原因就在于你用的内核和书里的不一致。
本文从两个方面去解释这个问题，一方面是如何写好linux设备驱动，另一方面是如何应对不断升级的内核。
如何写好Linux设备驱动
Linux设备驱动是linux内核的一部分，是用来屏蔽硬件细节，为上层提供标准接口的一种技术手段。为了能够编写出质量比较高的驱动程序，要求工程师必须具备以下几个方面的知识：
● 熟悉处理器的性能
如：处理器的体系结构、汇编语言、工作模式、异常处理等。对于初学者来说，在还不熟悉驱动编写方法的情况下，可以先不把重心放在这一项上，因为可能因为它的枯燥、抽象而影响到你对设备驱动的兴趣。随着你不断地熟悉驱动的编写，你会很自然的意识到此项的重要性。
● 掌握驱动目标的硬件工作原理及通讯协议
如：串口控制器、显卡控制器、硬件编解码、存储卡控制器、I2C通讯、SPI通讯、USB通讯、SDIO通讯、I2S通讯、PCI通讯等。编写设备驱动的前提就是需要了解设备的操作方法，所以这些内容的重要程度不言而喻。但不是说要把所有设备的操作方法都熟悉了以后才可以写驱动，你只需要了解你要驱动的硬件就可以了。
● 掌握硬件的控制方法
如：中断、轮询、DMA 等，通常一个硬件控制器会有多种控制方法，你需要根据系统性能的需要合理的选择操作方法。初学阶段以实现功能为目的，掌握的顺序应该是，轮询->中断->DMA。随着学习的深入，需要综合考虑系统的性能需求，采取合适的方法。
● 良好的GNU C语言编程基础
如：C语言的指针、结构体、内存操作、链表、队列、栈、C和汇编混合编程等。这些编程语法是编写设备驱动的基础，无论对于初学者还是有经验者都非常重要。
● 良好的linux操作系统概念
如：多进程、多线程、进程调度、进程抢占、进程上下文、虚拟内存、原子操作、阻塞、睡眠、同步等概念及它们之间的关系。这些概念及方法在设备驱动里的使用是linux设备驱动区别单片机编程的最大特点，只有理解了它们才会编写出高质量的驱动。
● 掌握linux内核中设备驱动的编写接口
如：字符设备的cdev、块设备的gendisk、网络设备的net_device，以及基于这些基本接口的framebuffer设备的fb_info、mtd设备的mtd_info、tty设备的tty_driver、usb设备的usb_driver、mmc设备的mmc_host等。
Linux内核为设备驱动编写者提供了标准的接口，驱动编写者无需精通内核的各个部分，只需要明确内核提供给我们的接口，并实现此接口就可以了。内核提供的接口采用的是面向对象的思路，即把目标设备抽象成一个对象，通常利用一个结构体来描述这个对象。驱动工程师的任务就是实现这个对象。这个结构体中会包含设备的属性（用变量表示）和操作方法（用函数指针表示）。如：字符设备的cdev
struct cdev {
struct kobject kobj;
struct mole *owner;
const struct file_operations *ops; // 操作方法结合，其它项都是属性
struct list_head list;
dev_t dev;
unsigned int count;
};
开始阶段可以以模仿为主，即套用一些固定的模板、参考例程。
如何应对不断升级的内核
内核升级对驱动的影响主要体现在，（1）驱动接口定义的变化；（2）内核的一些功能函数的名称、参数、头文件、宏定义的变化；（3）平台代码关于硬件操作方面封装的一些函数的变化；（4）设备模型的影响。
● 驱动接口定义的变化
如：2.4内核中字符设备驱动的注册接口是：
int register_chrdev(unsigned int major, const char * name, struct file_operations *fops)
而2.6内核中已经不建议使用这种方法了，改为：
int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count)
这种接口定义及注册方法带来的变化，发生的并不频繁。解决方案是：参考内核中的代码。这种接口定义及注册方法在内核中非常容易找到，如：字符设备驱动的注册方法及接口定义可以参照内核driver/char/目录下的很多实例。
● 内核的一些功能函数的名称、参数、头文件、宏定义的变化
如：中断注册函数的格式及参数在2.4内核、2.6内核低版本和高版本之间都存在差别，在2.6.8中，中断注册函数的定义为：
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的取值主要为下面的某一种或组合： SA_INTERRUPT、SA_SAMPLE_RANDOM、SA_SHIRQ
在2.6.26中，中断注册函数的定义为：
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的取值主要为下面的某一种或组合：（功能和2.6.8的对应）IRQF_DISABLED、IRQF_SAMPLE_RANDOM、IRQF_SHARED
当出现这些问题时，编译过程中，编译器会给我们比较明确的错误提示，根据这些提示你可以判断出是否是缺少头文件问题、是否是函数参数定义有误等。解决问题的最好办法还是到你的目标内核中找信息。此时找问题的方法可以借助于搜索，如：你可以在新的内核中搜索request_irq，看新内核中的驱动是如何使用它的，这种方法非常有效。
● 平台代码关于硬件操作方面封装的一些函数的变化
内核中，硬件平台相关的代码在内核更新过程中变化比较频繁，和我们的设备驱动也是息息相关，所以在针对一个新内核编写设备驱动前，一定要熟悉你的平台代码的结构。有时平台虽然提供了内核要求的接口函数，但使用起来功能却并不完善。下面还是先举个例子说明平台代码更新对设备驱动的影响。
如：在linux-2.6.8内核中，调用set_irq_type(IRQ_EINT0,IRQT_FALLING);去设置S3C2410的IRQ_EINT0的中断触发信号类型，你会发现不会有什么效果。跟踪代码发现内核的set_irq_type函数需要平台提供一个针对硬件平台的实现函数
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内核需要的实现函数，而s3c_irqext_type在2.6.8中的实现为： 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;
}
原来并没有实现。而在较高版本的内核，如2.6.26内核中，这个函数是实现了的。所以你一定要小心。当平台函数不好用时，一定要查查原因，或者直接操作硬件寄存器来达到目的。
● 2.6内核设备模型对驱动的影响
在2.6内核中写设备驱动和在2.4内核中有着很大的不同，主要就是在设备驱动中融入了比设备驱动本身结构还复杂、还难以理解的设备模型。初学驱动时你可以不理会设备模型，但你会发现内核里的驱动代码基本上都是融入了设备模型的了。所以很多时候你不得不面对现实，还是要弄懂它，并且它也的注册方法也会随着内核的升级而发生变化。解决此类问题的最好方法还是参考目标内核驱动代码。

‘肆’ 如何调整Linux内核启动中的驱动初始化顺序

【问题】 此处我要实现的是将芯片的ID用于网卡MAC地址，网卡驱动是enc28j60_init。 但是，读取芯片ID的函数，在as352x_afe_init模块中，所以要先初始化as352x_afe_init。 此处，内核编译完之后，在生成的system.map中可以看到， enc28j60_init在as352x_afe_init之前，所以，无法去读芯片ID。 所以我们的目标是，将as352x_afe_init驱动初始化放到enc28j60_init之前， 然后才能读取芯片ID，才能用于网卡初始化的时候的，将芯片ID设置成网卡物悔MAC地址。

【解决过程】

【1】

最简单想到的，罩裤正是内核里面的

archarmmach-as352xcore.c

中，去改devices设备列表中的顺序。

enc28j60_init对应的是ssp_device，因为网卡初始化用到的是SPI驱动去进行和通讯的。

as352x_afe_init对应的是afe_device。

原先是：

把afe改到最前面：

但是，实际结果是，没有任何影响，连systemp.map生成的，那么模块初始化顺序，都没有任何变化。 也就说明，想要实现驱动加载顺序的改变，改core.c里面的设备列表顺序是没有用的。

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【2】

在网上看到很多帖子，其说明的也很清楚了，就是：

Linux内核为不同驱动的加载顺序对应不同的优先级，定义了一些宏：

includelinuxinit.h

把自己的驱动的函数名用这些宏去定义之后， 就会对应不同的加载时候的优先级。

其中，我们写驱动中所用到的mole_init对应的是 #define mole_init(x) __initcall(x); 而 #define __initcall(fn) device_initcall(fn) 所以，驱动对应的加载的优先级为6

在上面的不同的优先级中， 数字越小，优先纯穗级越高。 同一等级的优先级的驱动，加载顺序是链接过程决定的，结果是不确定的，我们无法去手动设置谁先谁后。 不同等级的驱动加载的顺序是先优先级高，后优先级低，这是可以确定的。

所以，像我们之前在驱动中用：

所以，大家都是同一个优先级去初始化，

最后这些驱动加载的顺序，可以查看在根目录下，

生成的system.map：

此处就是由于 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，所以我这里才要去改。。。 知道原理，能想到的，就是要么把as352x_afe_init改到enc28j60_init之前一级，即优先级为5。即在驱动中，调用：fs_initcall(as352x_afe_init)；要么把enc28j60_init改到as352x_afe_init之后，即优先级为7即在驱动中，调用：late_initcall(enc28j60_init)；但是，此处麻烦就麻烦在，如果把as352x_afe_init改到enc28j60_init之前一级，发现后面网卡初始化enc28j60_init中，虽然读取芯片ID对了，但是后面的IP-auto configure 有问题。所以放弃。 如果把enc28j60_init改到as352x_afe_init之后，但是，从system.map中看到的是，优先级为7的驱动中，明显有几个驱动，也是和网卡初始化相关的，所以，这样改，尝试后，还是失败了。 所以，没法简单的通过调整现有的驱动的顺序，去实现顺序的调整。最后，被逼无奈，想到了一个可以实现我们需求的办法，那就是，单独定义一个优先级，把afe相关的初始化都放到那里面去，这样，就可以保证，其他没什么相关的冲突了。最后证实，这样是可以实现目的的。

具体添加一个新的优先级的步骤如下： 1.定义新的优先级 includelinuxinit.h中：

2.用对应新的宏，定义我们的驱动：

做到这里，本以为可以了，但是编译后，在system.map中，发现之前优先级为7的那几个函数，被放到system.map最后了，而不是预想的，在优先级7之后，在

之前。最后，发现时没有把对应的链接文件中的宏加进去：

3.includeasm-genericvmlinux.lds.h

最后，再重新编译，就可以实现我们要的，和afe相关的驱动初始化，都在网卡enc28j60_init之前了。也就可以在网卡里面读芯片ID了。当然，对应编译生成的system.map文件中，对应的通过mole_init定义的驱动，优先级也都变成7了。而late_initcall对应优先级8了。 注：当前开发板arm的板子，所以，对应的load 脚本在：

linux-2.6.28.4archarmkernelvmlinux.lds 看起来，应该是这个文件： linux-2.6.28.4archarmkernelvmlinux.lds.S 生成上面那个脚本的。vmlinux.lds中的这一行：

就是将之前那些对应的init类型的函数，展开，放到这对应的位置。

【3】 不过，最后的最后，竟然发现网卡还是工作不正常，结果第二天，无意间发现是网卡地址设置导致网卡工作不正常的。 也就是说，实际是直接将afe设置到原先的优先级5就可以的，而不用这么麻烦去改系统的东西的...

不过，至少这也是一种办法，虽然不是那么的好...