linux内核驱动第一课（基于RK3568)

学习Linux驱动需要以下基础知识：

C语言编程：掌握C语言是开发Linux驱动程序的基本要求。
操作系统原理：了解操作系统的基本概念和原理，如进程管理、内存管理、中断处理等。
Linux内核：熟悉Linux内核的结构和工作机制，了解内核模块的编写和加载方法。
硬件知识：了解目标硬件平台的基本结构和工作原理。（学习过stm32更佳）

学习路径

1、搭建环境（交叉编译，VIM,tftp，nfs，下载工具）

2、驱动学习（内核模块-》字符设备—》平台设备-》设备树-》几个子系统）

3、人工智能（numpy,matplotlib,opencv →机器学习基础-》线性回归-》梯度算法——》反向传播——》梯度下降算法-》损失函数与优化器-》数据预处理-》激活函数-》卷积神经网络-》模型加载与保存-》RKNPU

什么是Linux内核驱动

Linux内核驱动是一种用于管理和控制硬件设备的软件模块。它们是Linux操作系统与硬件设备之间的桥梁，使操作系统能够识别和与各种硬件设备进行交互。内核驱动程序的主要功能包括：

设备初始化：设置硬件设备并使其准备好使用。
设备控制：通过系统调用和IOCTL命令来控制设备的操作。
数据传输：管理数据的读写操作，使用户空间应用程序能够与硬件设备通信。
中断处理：处理硬件设备生成的中断请求，以响应设备的事件。
资源管理：管理硬件设备所需的系统资源，如内存和I/O端口。

内核驱动程序通常分为字符设备驱动、块设备驱动和网络设备驱动三类，每类驱动程序针对不同类型的硬件设备提供专门的接口和功能。

Linux内核源代码

Linux内核源代码是Linux操作系统的核心部分，由成千上万行代码组成。它负责操作系统的基本功能，如进程管理、内存管理、设备驱动、文件系统、网络堆栈等。以下是Linux内核源代码的一些关键部分的详细介绍：

初始化代码：初始化代码包括内核启动和硬件初始化的代码。这部分代码在系统启动时被执行，负责设置硬件和启动各个子系统。初始化代码的主要任务是确保所有硬件设备和内核子系统在系统启动时都能被正确识别和配置。
进程管理：进程管理代码包括进程创建、调度和终止的代码。它负责管理系统中的所有进程，并确保CPU资源被有效利用。进程管理是操作系统的核心功能之一，它通过调度算法决定哪些进程可以运行，以及分配给它们的执行时间。进程管理还包括对进程间通信和同步的支持。
内存管理：内存管理代码包括物理内存和虚拟内存的管理代码。它负责分配和回收内存，确保系统的稳定运行。内存管理的任务是为进程提供一个隔离和保护的内存空间，以防止进程间的相互干扰。内存管理还包括分页和分段机制，以提高内存的利用效率。
文件系统：文件系统代码包括各种文件系统的实现代码，如ext4、XFS、Btrfs等。它提供文件和目录的创建、删除、读写等操作。文件系统是操作系统中用于组织和存储数据的核心组件。不同的文件系统有不同的特性和优化目标，如性能、可靠性和可扩展性。
设备驱动：设备驱动代码包括字符设备驱动、块设备驱动和网络设备驱动的代码。它们负责管理和控制硬件设备，使用户空间应用程序能够与硬件进行交互。设备驱动程序是操作系统与硬件设备之间的桥梁，使操作系统能够识别和与各种硬件设备进行通信。
网络堆栈：网络堆栈代码包括网络协议栈的实现代码，如TCP/IP协议。它提供网络通信的基本功能，使系统能够进行数据传输。网络堆栈是操作系统中用于处理网络通信的核心组件。它包括一系列的协议和算法，用于确保数据在网络中的可靠传输和高效路由。
内核模块：内核模块代码支持动态加载和卸载的功能。这使得驱动程序和其他内核功能可以在运行时加载和卸载，而不需要重启系统。内核模块提供了一种灵活的方式来扩展和更新内核功能，而无需重新编译整个内核。
体系结构相关代码：体系结构相关代码包括特定体系结构（如x86、ARM）的代码。它们负责处理特定处理器架构的硬件细节。不同的处理器体系结构有不同的指令集和硬件特性，因此需要专门的代码来处理这些差异。

Linux内核源代码是开源的，任何人都可以查看、修改和分发。它使用Git进行版本控制，最新的内核代码可以从官方渠道获取。由于Linux内核是开源项目，全球的开发者都可以参与贡献代码、修复漏洞和添加新功能。这种协作开发模式使Linux内核不断演进和优化，成为一个高度可靠和灵活的操作系统内核。

此外，Linux内核的开发遵循严格的代码审核和测试流程，以确保代码的质量和稳定性。每一个代码提交都会经过详细的审查和测试，以防止引入新的bug和回归问题。这样，Linux内核能够在各种不同的硬件平台上保持高效和稳定的运行。

总的来说，Linux内核源代码是一个复杂而强大的软件工程项目，它为操作系统提供了核心功能，并通过开源社区的协作不断改进和优化。

The Linux Kernel Archives 源码网站

要获得RK3568的Linux内核源代码，您可以按照以下步骤进行：

访问官方资源：
- RK3568的开发资源通常由Rockchip官方提供。您可以访问Rockchip的官方网站或其官方GitHub仓库。
查找相关仓库：
- 在Rockchip的GitHub页面，搜索与RK3568相关的仓库。通常，内核源代码会以kernel或linux命名。例如：
```
<https://github.com/rockchip-linux/kernel>
```
克隆仓库：
- 使用Git工具克隆所需的内核源代码仓库。打开终端并输入以下命令：
```
git clone <https://github.com/rockchip-linux/kernel.git>
```
- 这将把仓库克隆到您当前的目录中。
检查分支和标签：
- 克隆完成后，进入内核目录并检查可用的分支和标签，以确保下载的是适用于RK3568的内核版本：
```
cd kernel
git branch -a
git tag
```
切换到合适的分支或标签：
- 根据RK3568的文档或官方指南，切换到适用于您的开发板的特定分支或标签。例如：
```
git checkout <branch-name>
```
阅读文档：
- 仓库内通常会包含README或其他文档，提供有关如何配置和构建内核的信息。请仔细阅读这些文档以获取更多详细信息。

通过以上步骤，您应该能够成功获得RK3568的Linux内核源代码，并开始进行开发和定制工作。

内核源代码的目录结构

Linux内核源代码的目录结构非常复杂，但了解其基本目录及其功能对于开发者来说非常重要。以下是一些关键目录及其功能的介绍：

了解这些目录及其功能，可以帮助开发者更好地理解和修改Linux内核源代码。

目录	功能
arch/	包含特定处理器架构的代码，如x86、ARM、MIPS等。每个子目录对应一种处理器架构，里面包括该架构的启动代码、中断处理、内存管理等。
block/	包含块设备的核心代码，例如硬盘驱动。块设备是通过块来读取和写入数据的设备。
drivers/	包含各种设备驱动程序的代码。子目录划分为字符设备、块设备、网络设备等，例如drivers/net包含网络设备的驱动程序。
fs/	包含文件系统的实现代码。不同的文件系统，如ext4、XFS、Btrfs等，都有各自的子目录。
include/	包含内核所需的头文件。include/uapi目录下的头文件是用户空间应用程序可以使用的接口定义。
init/	包含内核的初始化代码。这个目录下的代码在系统启动时执行，用于初始化各种子系统和硬件设备。
kernel/	包含内核的核心代码，包括进程管理、调度器、同步机制等。
lib/	包含内核使用的通用库函数，如数据结构、算法等。
mm/	包含内存管理的代码。负责物理内存和虚拟内存的管理，包括内存分配、分页机制等。
net/	包含网络协议栈的实现代码，如TCP/IP协议。提供网络通信的基本功能。
scripts/	包含各种脚本文件，用于编译、配置和打包内核。
security/	包含与内核安全相关的代码，例如SELinux、安全模块等。
sound/	包含声音子系统的代码，例如ALSA音频驱动。
tools/	包含各种开发工具和调试工具。
usr/	包含内核的用户空间工具，例如初始RAM盘（initramfs）的生成工具。
Documentation/	包含内核的文档和开发指南。

LINUX内核模块

什么是Linux内核模块

Linux内核模块是一种可以在运行时动态加载和卸载的代码片段。它们允许开发者在不重启系统或重新编译内核的情况下，添加或移除内核功能。内核模块广泛用于设备驱动、文件系统、网络协议等。

内核模块的主要特点：

动态加载和卸载：内核模块可以在系统运行时加载和卸载，不需要重启系统。这使得开发和调试驱动程序变得更加方便。
分离性：模块是独立的代码片段，它们可以独立编译和加载。这种分离性使得内核更加模块化和灵活。
扩展性：通过内核模块，开发者可以动态扩展内核的功能，而不需要修改内核源码。

内核模块的基本操作：

加载模块：使用insmod命令加载模块。例如：insmod mymodule.ko
卸载模块：使用rmmod命令卸载模块。例如：rmmod mymodule
查看模块：使用lsmod命令查看当前加载的模块。例如：lsmod

内核模块的开发步骤：

编写模块代码：编写一个C语言文件，包含模块的初始化和清理函数。
编写Makefile：编写一个Makefile，用于编译模块代码。
编译模块：使用make命令编译模块，生成.ko文件。
加载模块：使用insmod命令加载编译好的模块。
测试模块：验证模块的功能是否正常。
卸载模块：使用rmmod命令卸载模块。

通过内核模块，Linux内核可以在保持高效和稳定的同时，灵活地扩展和更新功能。

编写第一个Linux驱动程序

简单的Linux驱动程序示例

以下是一个最简单的Linux驱动程序示例，该程序会在加载和卸载时打印"Hello, World!"。

1. 编写驱动程序代码

创建一个名为hello.c的文件，并添加以下代码：

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>

static int __init hello_init(void) {
    printk(KERN_INFO "Hello, World!\\\\n");
    return 0;
}

static void __exit hello_exit(void) {
    printk(KERN_INFO "Goodbye, World!\\\\n");
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Your Name");
MODULE_DESCRIPTION("A simple Hello World Linux driver");

2. 编写Makefile

创建一个名为Makefile的文件，并添加以下内容：

obj-m += hello.o

all:
    make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) modules

clean:
    make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) clean

Makefile解释

obj-m += hello.o：
- 这行代码定义了要编译的模块对象文件。hello.o是我们源代码文件hello.c编译后的目标文件。
- obj-m表示这个目标文件是一个模块对象文件。
all：
- 这是一个目标，它定义了在运行make命令时要执行的操作。
- make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) modules：
  - C /lib/modules/$(shell uname -r)/build：切换到当前系统内核版本的构建目录。
  - $(shell uname -r)：获取当前运行的内核版本。
  - M=$(PWD)：定义要编译的模块的路径为当前目录。
  - modules：告诉make编译模块。
clean：
- 这是另一个目标，它定义了在运行make clean命令时要执行的操作。
- make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) clean：
  - 同样切换到当前系统内核版本的构建目录，并清理（删除）当前目录下的编译产物。