LDD--Hello World

    Hello World,似乎是一个摆不脱的魔咒。在最初学习C语言的时候，第一个接触的函数就跟碰上了它。今天又遇到了，在学习linux设备驱动的最初。
    其实Hello World能展现给我们最基础的知识面，使我们能对新的知识马上有一个感性认识。好的，那我们在linux设备驱动说声Hello World吧，建立hello.c文件：

#include
#include
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");

static int hello_init(void)
{
    printk(KERN_ALERT "Hello,world!\n");
    return 0;
}

static void hello_exit(void)
{
    printk(KERN_ALERT "Goodbye,world!\n");
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

    可以这么说，上面的代码就是linux内核模块中最简单的程序了。
    1、两个函数：模块初始化函数hello_init()和模块清除函数hello_exit()。前者在模块被装载到内核时调用，后者在模块被移除时调用。这两个函数都被声明为static，因为只对内核部份可见。
    2、两个宏：module_init及module_exit。module_init在模块的目标代码中增加一个特殊的段，用于说明内核初始化函数所在的位置。没有这个宏，初始化函数永远不会被调用。module_exit用来声明模块清除函数的宏。
    3、两个头文件:linux/init.d，指定初始化和清除函数，如上面的两个宏就是这里面的定义的;linux/module.h，包含有可装载模块需要的大量符号和函数的定义，如MODULE_LICENSE（使用许可）,MODULE_AUTHOR（声明作者）,MODULE_DESCRIPTION（说明用途）,MODULE_VERSION（代码修订号）,MODULE_ALISA（模块别名）及MODULE_DEVICE_TABLE（用来告诉用户空间模块所支持的设备）。另补充一个头文件也是模块常用到的linux/moduleparam.h,其中的module_param()是用来创建模块参数的宏，用户可在装载模块时调整这些参数的值。
    好的，接下来我们就要把它编译成能在arm9上可执行的文件。方法有二：
     1、在内核树中创建模块。
       将hello.c文件放入内核drivers/char子目录下，在drivers/char/Makefile中增加下面一行：

obj-m += hello.o

       然后在内核根目录下执行“make modules”,就可以生成模块drivers/char/hello.ko。
    2、在内核树外创建模块
       在与hello.c的同一级目录下编辑Makefile文件如下：

obj-m := hello.o

        然后在包含模块源代码和Makefile的目录中键入命令:

make -C ~/Documents/QQ2440/kernel-2.6.13 M=`pwd` modules

        此时会生成模块hello.ko在同一目录下。

        是否感觉上面的make命令有点长，那么我们把Makefile文件修改一下，可以在内核树外的模块构 造变得更加容易。

KERNELDIR = /home/iamxzg/Documents/QQ2440/kernel-2.6.13

PWD := $(shell pwd)
NFS_SHARE = /tmp/QQ2440/hello #The share directory of NFS

CC = arm-linux-gcc
obj-m := hello.o

modules:
    $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules

modules_install:
    cp hello.ko $(NFS_SHARE)

clean:
    rm -rf *.o *~ *.mod.c

.PHONY: modules modules_install clean

    接下来命令：make  modules就会生成hello.ko等文件，make  modules_install会把hello.ko文件复制到nfs共享目录中，make clean会清除.o，.mod.c文件。
    好了，我们把hello.ko文件放到开发板中运行试一下。通过NFS把PC机硬盘挂载到开发板上，进入到挂载目录，先后命令：insmod hello.ko,rmmod hello。是否看到了Hello,world!,Goodbye,world!。哈哈，那要恭喜你成功了哦。

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    偷个懒，借用博客Tekkaman Ninja的心得总结：
（1）驱动模块运行在内核空间，运行时不能依赖于任何函数库和模块连接，所以在写驱动时所调用的函数只能是作为内核一部分的函数。
（2）驱动模块和应用程序的一个重要不同是：应用程序退出时可不管资源释放或者其他的清除工作，但模块的退出函数必须仔细撤销初始化函数所作的一切，否则，在系统重新引导之前某些东西就会残留在系统中。
（3）处理器的多种工作模式（级别）其实就是为了操作系统的用户空间和内核空间设计的。在Unix类的操作系统中只用到了两个级别：最高和最低级别。
（4）要十分注意驱动程序的并发处理。
（5）内核API中具有双下划线（_ _）的函数，通常是接口的底层组件，应慎用。
（6）内核代码不能实现浮点数运算。
（7）Makefile文件分析：
obj-m := hello.o  代表了我们要构造的模块名为hell.ko，make 会在该目录下自动找到hell.c文件进行编译。如果 hello.o是由其他的源文件生成（比如file1.c和file2.c）的，则在下面加上（注意红色字体的对应关系）：
    hello-objs := file1.o file2.o ......
    $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
    其中 -C $(KERNELDIR) 指定了内核源代码的位置，其中保存有内核的顶层makefile文件。
    M=$(PWD) 指定了模块源代码的位置
    modules目标指向obj-m变量中设定的模块。
（8）insmod使用公共内核符号表来解析模块中未定义的符号。公共内核符号表中包含了所有的全局内核项（即函数和变量的地址），这是实现模块化驱动程序所必须的。
（9）Linux使用模块层叠技术，我们可以将模块划分为多个层，通过简化每个层可缩短开发周期。如果一个模块需要向其他模块到处符号，则使用下面的宏：

EXPORT_SYMBOL(name);
EXPORT_SYMBOL_GPL(name);

符号必须在模块文件的全局变量部分导出，因为这两个宏将被扩展为一个特殊变量的声明，而该变量必须是全局的。

（10）所有模块代码中都包含一下两个头文件：

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

（11）所有模块代码都应该指定所使用的许可证：

MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");


此外还有可选的其他描述性定义：

MODULE_AUTHOR("");
MODULE_DESCRIPTION("");
MODULE_VERSION("");
MODULE_ALIAS("");
MODULE_DEVICE_TABLE("");

上述MODULE_声明习惯上放在文件最后。

（12）初始化和关闭
初始化的实际定义通常如下：

static int _ _init initialization_function(void)
{
/*初始化代码*/
}

module_init(initialization_function)

清除函数的实际定义通常如下：

static int _ _exit cleanup_function(void)
{
/*清除代码*/
}

module_exit(cleanup_function)

（13） Linux内核模块的初始化出错处理一般使用“goto”语句。通常情况下很少使用“goto”，但在出错处理是（可能是唯一的情况），它却非常有用。在 大二学习C语言时，老师就建议不要使用“goto”，并说很少会用到。在这里也是我碰到的第一个建议使用“goto”的地方。“在追求效率的代码中使用goto语句仍是最好的错误恢复机制。”－－《Linux设备驱动程序（第3版）》以下是初始化出错处理的推荐代码示例：

struct something *item1;
struct somethingelse *item2;
int stuff_ok;


void my_cleanup(void)
{
    if (item1)


        release_thing(item1);
    if (item2)
        release_thing2(item2);
    if (stuff_ok)
        unregister_stuff();
    return;
}
int __init my_init(void)
{
    int err = -ENOMEM;
    item1 = allocate_thing(arguments);
    item2 = allocate_thing2(arguments2);
    if (!item2 || !item2)
        goto fail;
    err = register_stuff(item1, item2);
    if (!err)
        stuff_ok = 1;
    else
        goto fail;
    return 0; /* success */


 fail:
        my_cleanup( );
        return err;
}

（14）模块参数：内核允许对驱动程序指定参数，而这些参数可在装载驱动程序模块时改变。
以下是我的实验程序：

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

MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");

static char *whom = "Tekkaman Ninja";
static int howmany = 1;
static int TNparam[] = {1,2,3,4};
static int TNparam_nr = 4;
module_param(howmany, int, S_IRUGO);
module_param(whom, charp, S_IRUGO);
module_param_array(TNparam , int , &TNparam_nr , S_IRUGO);

static int hello_init(void)
{
    int i;
    for (i = 0; i < howmany; i++)
        printk(KERN_ALERT "(%d) Hello, %s ！\n", i, whom);
    for (i = 0; i < 8; i++)
        printk(KERN_ALERT "TNparam[%d] : %d \n", i, TNparam[i]);
    return 0;
}

static void hello_exit(void)
{
    printk(KERN_ALERT "Goodbye, Tekkaman Ninja ！\n Love Linux !Love ARM ! Love KeKe !\n");
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

实验结果是 ：

[Tekkaman2440@SBC2440V4]#cd /lib/modules/
[Tekkaman2440@SBC2440V4]#ls
cs89x0.ko hello.ko prism2_usb.ko
hello-param.ko p80211.ko
[Tekkaman2440@SBC2440V4]#insmod hello-param.ko howmany=2 whom="KeKe" TNparam=4,3,2,1
(0) Hello, KeKe ！
(1) Hello, KeKe ！
TNparam[0] : 4
TNparam[1] : 3
TNparam[2] : 2
TNparam[3] : 1
TNparam[4] : 1836543848
TNparam[5] : 7958113
TNparam[6] : 1836017783
TNparam[7] : 0
[Tekkaman2440@SBC2440V4]#insmod hello-param.ko howmany=2 whom="KeKe"  TNparam=4,3,2,1,5,6,7,8
TNparam: can only take 4 arguments
hello_param: `4' invalid for parameter `TNparam'
insmod: cannot insert 'hello-param.ko': Invalid parameters (-1): Invalid argument
[Tekkaman2440@SBC2440V4]# 

我这个实验除了对参数的改变进行实验外，我的一个重要的目的是测试“ module_param_array(TNparam , int , &TNparam_nr , S_IRUGO);”中&TNparam_nr对输入参数数目的限制作用。经过我的实验，表明&TNparam_nr并没有对输入参数的数目起到限制作用。真正起到限制作用的是“static int TNparam[] = {1,2,3,4};”本身定义的大小，我将程序进行修改：
static int TNparam[] = {1,2,3,4}; 
改为 static int TNparam[] = {1,2,3,4,5,6,7,8};
其他都不变。

编译后再进行实验，其结果是：

[Tekkaman2440@SBC2440V4]#insmod hello-param.ko howmany=2 whom="KeKe" TNparam=4,3,2,1,5,6,7,8
(0) Hello, KeKe ！
(1) Hello, KeKe ！
TNparam[0] : 4
TNparam[1] : 3
TNparam[2] : 2
TNparam[3] : 1
TNparam[4] : 5
TNparam[5] : 6
TNparam[6] : 7
TNparam[7] : 8
[Tekkaman2440@SBC2440V4]#

（15）“#include <linux/sched.h>”  最重要的头文件之一。包含驱动程序使用的大部分内核API的定义，包括睡眠函数以及各种变量声明。

（16）“#include <linux/version.h>” 包含所构造内核版本信息的头文件。