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外观

在学习编程的旅程中，无论是初涉 C 语言还是探索其他编程语言，我们往往以一句经典的 “Hello, World!” 作为起点，以此叩开代码世界的大门。这一简单而富有仪式感的传统，不仅象征着程序员与计算机之间的第一次对话，更承载了无数开发者对技术的热爱与追求。同样地，在驱动程序编程的领域，我们也可以延续这一传统，以 “Hello, World!” 作为我们的首个驱动程序，开启通往底层系统开发的奇妙之旅。

接下来，我们将着手编写第一个驱动程序——一个名为 “Hello, World!” 的简单驱动模块。这不仅是我们迈向驱动开发的第一步，更是理解 Linux 内核机制的重要起点。通过这段代码，我们将初步领略驱动程序的基本结构、加载与卸载流程，以及与内核交互的方式。准备好了吗？让我们一起开始这段充满挑战与乐趣的驱动开发之旅吧！

一、驱动源码 ​

实验准备

  • 建议代码存放目录：kernel/drivers/test/
  • 运行命令创建文件：touch hello.c
  • 实验代码：《01_helloworld》
c
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>

static int __init helloworld_init(void) // 驱动入口函数
{
    printk("helloworld_init\r\n");//注意： 内核打印用 printk 而不是 printf
    return 0;
}

static void __exit helloworld_exit(void) // 驱动出口函数
{
    printk("helloworld_exit\r\n");
}

module_init(helloworld_init); // 告诉 linux 模块入口函数，加载模块代码到操作系统
module_exit(helloworld_exit); // 卸载

MODULE_LICENSE("GPL v2");                // 同意 GPL 开源协议
MODULE_VERSION("1.0");                   // 驱动的版本
MODULE_DESCRIPTION("helloworld Driver"); // lsmod

配套 Makefile：

makefile
export ARCH=arm64
export CROSS_COMPILE=/home/book/rk/tspi/prebuilts/gcc/linux-x86/aarch64/gcc-linaro-6.3.1-2017.05-x86_64_aarch64-linux-gnu/bin/aarch64-linux-gnu-
obj-m += hello.o          # 此处要和你的驱动源文件同名
KDIR := /home/book/rk/tspi/kernel  # 这里是你的内核目录
PWD ?= $(shell pwd)
all:
	make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules    # make 操作
clean:
	make -C $(KDIR) M=$(PWD) clean      # make clean 操作

注意

CROSS_COMPILE 以自己的 SDK 路径为准，上图中我的 SDK 源码放在 /home/book/rk/tspi 目录。

这段看似简洁的 helloworld 驱动代码，实则蕴藏着驱动开发的核心框架与逻辑。尽管其外表简单，但内在却包含了驱动开发所需的基本要素。接下来，我们将深入探讨这些构成部分。

bash
adb push E:\tspi\hello.ko  /mnt/hello.ko
insmod /mnt/hello.ko

二、驱动的基本框架 ​

Linux 驱动的基本框架主要包含以下核心部分：

必须包含的组件：

  1. 加载函数：驱动模块被加载到内核时，这个函数会自动运行，负责初始化设备（比如分配资源、配置硬件）。
  2. 卸载函数：当移除驱动模块时，这个函数会执行收尾工作（比如释放资源、关闭设备）。
  3. 许可证声明：必须标明模块使用的许可协议（如 GPL），否则系统会警告“内核被污染”，表示模块来源不可信。

可选但常用的组件：

  • 模块参数：允许用户在加载驱动时，通过命令行传递配置值（例如设置设备名称或调试级别）。
  • 导出符号：如果需要让其他驱动调用本模块的函数或变量，就要“导出”这些接口。
  • 作者信息：注明开发者联系方式或模块用途，方便后续维护或问题反馈。

简单来说，核心就是“加载时初始化、退出时清理、必须声明许可证”，其他功能根据需求添加。比如调试时用参数调整设置，多个驱动协作时用导出符号共享功能，作者信息则像软件的版权声明一样起说明作用。

三、实验 ​

源代码下载

bash
git clone git@gitee.com:yangxuesong314/linux-driver.git
  • 若之前已 git 拉取代码可以忽略
  • 代码位于：linux-driver/01.Linux模块化编程/01.helloworld驱动实验

1、第一步 ​

进入 ~/LubanCat_SDK/kernel/drivers 目录，编辑 Makefile 文件。

bash
cd kernel/drivers
vim Makefile
image

2、第二步 ​

创建必要的文件。

bash
touch hello.c
touch Makefile

3、第三步 ​

hello.c 源文件编程：

bash
vim hello.c
c
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>

static int __init helloworld_init(void) // 驱动入口函数
{
    printk("helloworld_init\r\n");//注意： 内核打印用 printk 而不是 printf
    return 0;
}

static void __exit helloworld_exit(void) // 驱动出口函数
{
    printk("helloworld_exit\r\n");
}

module_init(helloworld_init); // 告诉 linux 模块入口函数，加载模块代码到操作系统
module_exit(helloworld_exit); // 卸载

MODULE_LICENSE("GPL v2");                // 同意 GPL 开源协议
MODULE_VERSION("1.0");                   // 驱动的版本
MODULE_AUTHOR("linux");
MODULE_DESCRIPTION("helloworld Driver"); // lsmod

Makefile 源文件编程：

bash
vim Makefile
makefile
export ARCH=arm64
export CROSS_COMPILE=/home/book/rk/tspi/prebuilts/gcc/linux-x86/aarch64/gcc-linaro-6.3.1-2017.05-x86_64_aarch64-linux-gnu/bin/aarch64-linux-gnu-
obj-m += hello.o          # 此处要和你的驱动源文件同名
KDIR := /home/book/rk/tspi/kernel  # 这里是你的内核目录
PWD ?= $(shell pwd)
all:
	make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules  # make 操作
clean:
	make -C $(KDIR) M=$(PWD) clean    # make clean 操作

四、Makefile 详细说明 ​

Makefile 是构建驱动程序的重要工具，它定义了如何编译和链接源文件。以下是一些关键点：

  • 架构（ARCH）：指定目标架构，如 ARM 或 ARM64。
  • 交叉编译链（CROSS_COMPILE）：设置为 aarch64-linux-gnu-。
  • 编译对象（obj-m）：
    • m 表示编译成 .ko 模块。
    • y 表示直接编译进内核。
  • 内核源码路径（KDIR）：指向内核源码的根目录。
  • 当前路径（PWD）：通过 $(shell pwd) 动态获取。
  • 编译命令：make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules
  • 清除命令：make -C $(KDIR) M=$(PWD) clean

五、实验操作 ​

以下步骤完成驱动的编译与加载：

  • 清理旧的编译结果：make clean
  • 编译驱动：make
  • 将生成的 .ko 文件推送到设备：adb push hell.ko /mnt
  • 设置文件权限：chmod 777 /mnt/hell.ko
  • 加载模块：insmod hell.ko
  • 查看已加载模块：lsmod
  • 查看日志输出效果：dmesg
image