求教怎么学习linux内核驱动

1首先要了解为什么要学习内核？下图已表明，如果要从事驱动开发或系统研究，就要学习内核。

2内核的知识就像下面的绳结一样，一环扣一环，我们要解开它们，就必须要先找到线头也就是内核中的函数接口。初学阶段，我们一般不深入的研究内核代码，会使用内核的接口函数就不错了。

3下面提供了如何学习这些内核函数的方法，就像解绳子一样

4学习内核的四步法则，思维导图的设计尤为重要，这也是能否学习好内核的关键

5语言基础也需要扎实，所以需要把C语言巩固巩固

UIO的意思如下：

UIO（Userspace IO）是运行在用户空间的IO技术。Linux系统中一般的驱动设备都是运行在内核空间，而在用户空间用应用程序调用即可，而UIO则是将驱动的很少一部分运行在内核空间，而在用户空间实现驱动的绝大多数功能，使用UIO可以避免设备的驱动程序需要随着内核的更新而更新的问题。

工作原理：

UIO在用户空间下的驱动程序比运行在内核空间的驱动要多得多，UIO框架下运行在内核空间的驱动程序所做的工作很简单，常做的只有两个：分配和记录。设备需要的资源和注册UIO设备和，必须在内核空间，实现的小部分中断应答函数。

UIO内核空间的程序所做的越少越好，在用户空间能完成的，就不需要放在内核空间做（比如说响应中断），这样假如内核有变化，UIO框架中的驱动维护也是比较简单的。对于用户空间的驱动程序，还可以集成到某款应用软件中。因为使用UIO的设备一般比较少见，所以，可以作出这类的驱动，也可以针对某款或者一类设备作出应用程序集成驱动即可。

字符设备驱动程序框架 1、写出open、write函数 2、告诉内核 1）、定义一个struct file_operations结构并填充好 static struct file_operations first_drv_fops = { owner = THIS_MODULE, / 这是一个宏，推向编译模块时自动创建的__this_module变量 / open = first_drv_open, write = first_drv_write, }; 2）、把struct file_operations结构体告诉内核 major = register_chrdev(0, "first_drv", &first_drv_fops); // 注册, 告诉内核相关参数：第一个，设备号，0自动分配主设备号，否则为主设备号0－255 第二个：设备名第二个：struct file_operations结构体 4）、register_chrdev由谁调用（入口函数调用） static int first_drv_init(void) 5）、入口函数须使用内核宏来修饰 module_init(first_drv_init); module_init会定义一个结构体，这个结构体里面有一个函数指针指向first_drv_init这个函数，当我们加载或安装一个驱动时，内核会自动找到这个结构体，然后调用里面的函数指针，这个函数指针指向first_drv_init这个函数，first_drv_init这个函数就是把struct file_operations结构体告诉内核 6）、有入口函数就有出口函数 module_exit(first_drv_exit); 最后加上协议 MODULE_LICENSE("GPL"); 3、mdev根据系统信息自动创建设备节点： 每次写驱动都要手动创建设备文件过于麻烦，使用设备管理文件系统则方便很多。在26的内核以前一直使用的是devfs，但是它存在许多缺陷。它创建了大量的设备文件，其实这些设备更本不存在。而且设备与设备文件的映射具有不确定性，比如U盘即可能对应sda，又可能对应sdb。没有足够的主/辅设备号。26之后的内核引入了sysfs文件系统，它挂载在/sys上，配合udev使用，可以很好的完成devfs的功能，并弥补了那些缺点。（这里说一下，当今内核已经使用netlink了）。 udev是用户空间的一个应用程序，在嵌入式中用的是mdev，mdev在busybox中。mdev是udev的精简版。首先在busybox中添加支持mdev的选项： Linux System Utilities ---> [] mdev [] Support /etc/mdevconf [] Support subdirs/symlinks [] Support regular expressions substitutions when renaming device [] Support command execution at device addition/removal 然后修改/etc/initd/rcS: echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug /sbin/mdev -s 执行mdev -s ：以‘-s’为参数调用位于 /sbin目录写的mdev（其实是个链接，作用是传递参数给/bin目录下的busybox程序并调用它），mdev扫描 /sys/class 和 /sys/block 中所有的类设备目录，如果在目录中含有名为“dev”的文件，且文件中包含的是设备号，则mdev就利用这些信息为这个设备在/dev 下创建设备节点文件。一般只在启动时才执行一次 “mdev -s”。热插拔事件：由于启动时运行了命 令：echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug ，那么当有热插拔事件产生时，内核就会调用位于 /sbin目录的mdev。这时mdev通过环境变量中的 ACTION 和 DEVPATH，来确定此次热插拔事件的动作以及影响了/sys中的那个目录。接着会看看这个目录中是否“dev”的属性文件，如果有就利用这些信息为 这个设备在/dev 下创建设备节点文件重新打包文件系统，这样/sys目录，/dev目录就有东西了下面是create_class的原型： #define class_create(owner, name) / ({ / static struct lock_class_key __key; / __class_create(owner, name, &__key); / }) extern struct class __must_check __class_create(struct module owner, const char name, struct lock_class_key key); class_destroy的原型如下： extern void class_destroy(struct class cls); device_create的原型如下： extern struct device device_create(struct class cls, struct device parent, dev_t devt, void drvdata, const char fmt, ) __attribute__((format(printf, 5, 6))); device_destroy的原型如下： extern void device_destroy(struct class cls, dev_t devt); 具体使用如下，可参考后面的实例： static struct class firstdrv_class; static struct class_device firstdrv_class_dev; firstdrv_class = class_create(THIS_MODULE, "firstdrv"); firstdrv_class_dev = class_device_create(firstdrv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "xyz"); / /dev/xyz / class_device_unregister(firstdrv_class_dev); class_destroy(firstdrv_class); 下面再来看一下应用程序如何找到这个结构体的在应用程序中我们使用open打开一个设备：如：open(/dev/xxx, O_RDWR); xxx有一个属性，如字符设备为c,后面为读写权限，还有主设备名、次设备名，我们注册时 通过register_chrdev(0, "first_drv", &first_drv_fops)（有主设备号，设备名，struct file_operations结构体）将first_drv_fops结构体注册到内核数组chrdev中去的，结构体中有open,write函数，那么应用程序如何找到它的，事实上是根据打开的这个文件的属性中的设备类型及主设备号在内核数组chrdev里面找到我们注册的first_drv_fops，实例代码： #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include static struct class firstdrv_class; static struct class_device firstdrv_class_dev; volatile unsigned long gpfcon = NULL; volatile unsigned long gpfdat = NULL; static int first_drv_open(struct inode inode, struct file file) { //printk("first_drv_open\n"); / 配置GPF4,5,6为输出 / gpfcon &= ~((0x3<<(42)) | (0x3<<(52)) | (0x3<<(62))); gpfcon |= ((0x1<<(42)) | (0x1<<(52)) | (0x1<<(62))); return 0; } static ssize_t first_drv_write(struct file file, const char __user buf, size_t count, loff_t ppos) { int val; //printk("first_drv_write\n"); copy_from_user(&val, buf, count); // copy_to_user(); if (val == 1) { // 点灯 gpfdat &= ~((1<<4) | (1<<5) | (1<<6)); } else { // 灭灯 gpfdat |= (1<<4) | (1<<5) | (1<<6); } return 0; } static struct file_operations first_drv_fops = { owner = THIS_MODULE, / 这是一个宏，推向编译模块时自动创建的__this_module变量 / open = first_drv_open, write = first_drv_write, }; int major; static int first_drv_init(void) { major = register_chrdev(0, "first_drv", &first_drv_fops); // 注册, 告诉内核 firstdrv_class = class_create(THIS_MODULE, "firstdrv"); firstdrv_class_dev = class_device_create(firstdrv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "xyz"); / /dev/xyz / gpfcon = (volatile unsigned long )ioremap(0x56000050, 16); gpfdat = gpfcon + 1; return 0; } static void first_drv_exit(void) { unregister_chrdev(major, "first_drv"); // 卸载 class_device_unregister(firstdrv_class_dev); class_destroy(firstdrv_class); iounmap(gpfcon); } module_init(first_drv_init); module_exit(first_drv_exit); MODULE_LICENSE("GPL"); 编译用Makefile文件 KERN_DIR = /work/system/linux-26226 all: make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean: make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean rm -rf modulesorder obj-m += first_drvo 测试程序： #include #include #include #include / firstdrvtest on firstdrvtest off / int main(int argc, char argv) { int fd; int val = 1; fd = open("/dev/xyz", O_RDWR); if (fd < 0) { printf("can't open!\n"); } if (argc != 2) { printf("Usage :\n"); printf("%s \n", argv[0]); return 0; } if (strcmp(argv[1], "on") == 0) { val = 1; } else { val = 0; } write(fd, &val, 4); return 0; }

在学习之前一直对驱动开发非常的陌生，感觉有点神秘。不知道驱动开发和普通的程序开发究竟有什么不同；它的基本框架又是什么样的；他的开发环境有什么特殊的地方；以及怎么写编写一个简单的字符设备驱动前编译加载，下面我就对这些问题一个一个的介绍。

一、驱动的基本框架

1． 那么究竟什么是驱动程序，它有什么用呢:

l 驱动是硬件设备与应用程序之间的一个中间软件层

l 它使得某个特定硬件能够响应一个定义良好的内部编程接口，同时完全隐蔽了设备的工作细节

l 用户通过一组与具体设备无关的标准化的调用来完成相应的 *** 作

l 驱动程序的任务就是把这些标准化的系统调用映射到具体设备对于实际硬件的特定 *** 作上

l 驱动程序是内核的一部分，可以使用中断、DMA等 *** 作

l 驱动程序在用户态和内核态之间传递数据

2． Linux驱动的基本框架

3． Linux下设备驱动程序的一般可以分为以下三类

1) 字符设备

a) 所有能够象字节流一样访问的设备都通过字符设备来实现

b) 它们被映射为文件系统中的节点，通常在/dev/目录下面

c) 一般要包含open read write close等系统调用的实现

2) 块设备

d) 通常是指诸如磁盘、内存、Flash等可以容纳文件系统的存储设备。

e) 块设备也是通过文件系统来访问，与字符设备的区别是：内核管理数据的方式不同

f) 它允许象字符设备一样以字节流的方式来访问，也可一次传递任意多的字节。

3) 网络接口设备

g) 通常它指的是硬件设备，但有时也可能是一个软件设备(如回环接口loopback)，它们由内核中网络子系统驱动，负责发送和接收数据包。

h) 它们的数据传送往往不是面向流的，因此很难将它们映射到一个文件系统的节点上。

二、怎么搭建一个驱动的开发环境

因为驱动是要编译进内核,在启动内核时就会驱动此硬件设备；或者编译生成一个o文件, 当应用程序需要时再动态加载进内核空间运行。因此编译任何一个驱动程序都要链接到内核的源码树。所以搭建环境的第一步当然是建内核源码树

1 怎么建内核源码树

a) 首先看你的系统有没有源码树，在你的/lib/ modules目录下会有内核信息，比如我当前的系统里有两个版本：

#ls /lib/ modules

2615-rc7 2621-13194fc7

查看其源码位置:

## ll /lib/modules/2615-rc7/build

lrwxrwxrwx 1 root root 27 2008-04-28 19:19 /lib/modules/2615-rc7/build -> /root/xkli/linux-2615-rc7

发现build是一个链接文件，其所对应的目录就是源码树的目录。但现在这里目标目录已经是无效的了。所以得自己重新下载

b)下载并编译源码树

有很多网站上可以下载，但官方网址是：

>

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