#驱动开发

news2024/11/15 21:53:20
内核模块
字符设备驱动

中断、内核定时器

裸机开发和驱动开发的区别？

裸机开发

驱动开发（基于内核）

相同点

都能够控制硬件（本质：操作寄存器）

不同点

用C语言给对应的地址里面写值

按照一定的框架格式往地址里面写值

单独编译单独执行

依赖内核编译、执行

同时只能执行一份代码

同时执行多份代码

只需要一个main函数

依赖内核的框架来操作硬件

STM32启动流程详解（超全，startup_stm32xx.s分析）_stm32启动过程详解-CSDN博客文章浏览阅读3.8k次，点赞32次，收藏84次。启动模式只决定程序烧录的位置，加载完程序之后会有一个重映射(映射到0x00000000地址位置)；真正产生复位信号的时候，CPU还是从开始位置执行。值得注意的是STM32上电复位以后，代码区都是从0x00000000开始的，三种启动模式只是将各自存储空间的地址映射到0x00000000中。_stm32启动过程详解https://blog.csdn.net/m0_56694518/article/details/135032170?spm=1001.2014.3001.5501

驱动里面操作LED灯的寄存器 

驱动模块是依赖内核框架执行代码

ARM裸机直接操作的是物理内存，直接拿到寄存器地址写值。

驱动是基于内核，操作的是虚拟内存，使用之前先映射实际物理内存。

Linux系统组成

硬件层：led 鼠标 键盘 lcd 触摸屏 摄像头 u盘 emmc 光猫 路由器 dm9000

0-3G的用户空间是每个进程单独拥有0-3G的空间

系统调用(软中断swi)   应用层通过系统调用与底层交互，swi将应用层切换到内核层。

驱动代码就在内核空间（在3-4G内核空间， 共用空间）

注：1G的物理内存映射成0~4G的虚拟内存，每个进程都可以访问内核，0~3G是每个进程单独拥有的，3G~4G是所有的共有的。代码运行在物理内存上，向虚拟内存上面写值，其实是写在物理内存上面的

宏内核和微内核（了解）

宏内核：集中管理的架构，负责多种系统资源的调度和管理；

将进程、文件、网络、内存、设备等功能集成到一个内核中，具备直接操作硬件的能力。

优点：执行效率高，操作系统资源可以直接在内核中实现，减少了进程间通信带来的性能损失，提高了系统的执行速度。

缺点：内核的代码量非常大，不易拓展，且单个模块的崩溃可能会影响整个系统的运行。

eg：ubuntu、Android

微内核：更侧重于模块化和移植性，通过传递请求的方式实现不同模块之间的交互

将最基本的操作系统功能放到内核中，其他服务和程序在微内核之上构建，并在用户态下运行。（设计分界线不同）

优点：系统灵活性和可扩展性好，系统可靠性高

缺点：代码运行效率低->通过API接口让整个系统运行起来

eg：Window 、鸿蒙

驱动移植

步骤：

需要有对应的驱动代码（.c）

修改对应目录的Makefile - drivers-》char）-》obj-$(CONFIG_LED) +=led.o

修改对应目录里的Kconfig(tristate " ...... " )

make menuconfig-》配置自己的驱动为M（模块的）

make modules(在最顶层目录)

把编译产生的.ko结尾的驱动文件，放到nfs(/opt/6818/rootfs/rootfs)目录下使用

安装insmod led.ko

卸载rmmod led

静态编译：生成的执行文件不依赖于外部库文件，可以直接运行，且程序运行效率较高。

动态编译：可执行文件和库分开写，生成的可执行程序需要依赖于外部的库文件。

内部编译：在内核源码树中编译

外部编译：在内核源码树外编译

驱动模块

驱动的框架

入口（安装）：资源申请

出口（卸载）：资源释放

许可证：GPL（开源的---》Linux开源-----》GPL许可证）

Linux内核许可规则

Linux内核许可规则 — The Linux Kernel documentation

驱动程序编写

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

//申请资源
//static - 限定作用域，延长生命周期
//存储类型 数据类型 指定存放内存区域 函数名（形参）
static int __init hello_init(void)
{
    return 0;
}

//释放资源
static void __exit hello_exit(void)
{
}

module_init(hello_init);    //入口：申请资源   本质-回调一个自己写的函数
module_exit(hello_exit);    //出口：释放资源
MODULE_LICENSE("GPL");      //许可证：公共许可协议(开源协议)

ctags的安装和使用

方法1

1.ctags

ctags工具是将指定目录以及子目录添加索引文件，可以实现快速搜索文件内容（宏定义、取别名以及结构体）

2.ctags创建索引文件

安装ctags：

sudo apt-get install ctags

在/usr/include目录下执行命令：

sudo ctags -R

执行完毕之后，会生成一个tags的索引文件

3、默认只能在/usr/include使用，所以需要设置为全局

打开家目录下的.vimrc文件，然后添加一句话：

set tags+=/usr/include/tags

5.3 ctags工具的使用

追代码：

vim -t 结构体名/宏定义名/取别名

或

vi -t 结构体名/宏定义名/取别名

如果要查看所有定义的位置：在底行模式下输入

tselect 结构体名/宏定义名/取别名

继续追指定的内容：

将光标放在这个内容的任意位置，然后点击快捷键ctrl ]

返回上一次的文件：

ctrl t

例如：追一下sockaddr_in结构体，查看结构体成员

继续查看这个结构体中成员的类型

查看完毕后返回到最开始的结构体

方法2

把ctags_set文件夹拷贝到Ubuntu里

cd ctags_set

sudo chmod 774 ctags_set.sh

sudo ./ctags_set.sh

验证：在~目录下

vi -t sockaddr_in

生成tags 文件 ：在相应目录下 ctags -R

在代码中追变量： ctrl + ]

返回代码中 ： ctrl + t

mv tags /home/hq/kernel/kernel-3.4.39

可以不执行：

==================================

在内核源码目录下 执行

make tags

========================

cd ~

sudo vim .vimrc

在.vimrc 最后添加

set set tags+=内核源码绝对路径/tags

例如set tags+=/home/hq/kernel/kernel-3.4.39/tags

驱动Makefile编写

KERNELDIR = /home/hq/kernel/kernel-3.4.39	#开发板路径
#KERNELDIR = /lib/modules/$(shell uname -r)/build	#PC机

PWD = $(shell pwd)    #驱动文件的路径

all:
	make -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
	#基于内核框架将驱动代码编译生成驱动模块
	#需要在内核的顶层目录下执行 make modules
	#-C：指定到哪个路径下执行这个命令
	#M：赋值，要将哪个路径下的驱动文件编译生成驱动模块
    #注：进入内核目录下执行make modules这条命令,如果不指定 M=$(PWD) 会把内核目录下的.c文件编译生成.ko

.PHONY:clean
clean:
	make -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) clean
	
obj-m += hello.o

Source Insight工具

软件安装

激活码：SI3US-719473-71478

使用（配置工程）

配置信息：*.c;*.h;*.S;*.lds;*defconfig;*Makefile;*.mak;*.dts;*.dtsi

软件使用

ctrl+/ 可以搜索变量及函数

按住ctrl左击鼠标可以追变量或者函数

打印函数

在Linux中可以使用

grep "printk" * -nR

搜索函数，搜到以后，在里面任意找到一个，看函数原形

	printk (打印级别 "内容");
	printk(KERN_ERR "Fail%d",a);
	printk(KERN_ERR "%s:%s:%d\n",__FILE__,__func__,__LINE__);//（驱动在哪一个文件，哪一个函数，哪一行）

内核打印级别

vi -t KERN_ERR（查看内核打印级别）//也可直接在SI中按住ctrl左击跳转进行查看

0 ------------------ 7

最高的 最低的

终端打印级别

#define console_loglevel (console_printk[0])    //终端的级别
#define default_message_loglevel (console_printk[1])//消息的默认级别
#define minimum_console_loglevel (console_printk[2])//终端的最大级别
#define default_console_loglevel (console_printk[3])//终端的最小级别

查看虚拟机终端级别

cat /proc/sys/kernel/printk

只有当消息的级别大于终端级别，消息才会被显示

打印函数代码

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

static int __init hello_init(void)
{
    printk("hello world\n");
    printk(KERN_CRIT "%s %s %d\n",__FILE__,__func__,__LINE__);
    printk(KERN_INFO "%s %s %d\n",__FILE__,__func__,__LINE__);
    return 0;
}

static void __exit hello_exit(void)
{
    printk("bai bai le nin lei\n");
    printk(KERN_CRIT "%s %s %d\n",__FILE__,__func__,__LINE__);
    printk(KERN_INFO "%s %s %d\n",__FILE__,__func__,__LINE__);
}

module_init(hello_init);    //入口：申请资源
module_exit(hello_exit);    //出口：释放资源
MODULE_LICENSE("GPL");      //许可证：公共许可协议(开源协议)

但对与咱们的这个Ubuntu被开发者修改过，所有消息不会主动回显。

命令的使用

sudo insmod hello.ko 安装驱动模块

sudo rmmod hello 卸载驱动模块

lsmod 查看模块

dmesg 查看消息

sudo dmesg -C 直接清空消息不回显

sudo dmesg -c 回显后清空

修改系统的默认级别

su root

echo 4 3 1 7 > /proc/sys/kernel/printk

虚拟机的默认情况：

修改开发板的默认级别

查看开发板的默认级别

cat /proc/sys/kernel/printk

如果想修改开发板对应的打印级别

vi etc/init.d/rcS

echo 5 5 1 7 > /proc/sys/kernel/printk

//当系统重新启动，rcS中的命令会全部重新执行一遍

在rootfs/etc/init.d/rcS里面添加上以后再起板子，板子的级别就为如下：

etc/init.d/rcS：一些启动虚拟机需要启动的东西都可以放在这个文件中，启动系统时同时启动。

echo 5 5 1 7 > /proc/sys/kernel/printk

放到板子跟文件系统对应这个文件中。

安装驱动和卸载驱动时，消息会打印。

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