linux下静态/动态加载驱动程序的方法

linux下静态/动态加载驱动程序的方法

说明：这是我最近给单位写的一篇文档，没有什么复杂的东东，对刚接触linuxdriver的朋友或许有点帮助。文档本来是针对我们自己的产品的，有些地方（路径、mknod、动态分配主设备号等）本来应该改改，因为懒惰也没去改。

在LINUX下加载驱动程序可以采用动态和静态两种方式。静态加载就是把驱动程序直接编译到内核里，系统启动后可以直接调用。静态加载的缺点是调试起来比较麻烦，每次修改一个地方都要重新编译下载内核，效率较低。动态加载利用了LINUX的module特性，可以在系统启动后用insmod命令把驱动程序（.o文件）添加上去，在不需要的时候用rmmod命令来卸载。在台式机上一般采用动态加载的方式。在嵌入式产品里可以先用动态加载的方式来调试，调试完毕后再编译到内核里。下面以我们的nHD板卡为例讲述一下加载驱动程序的方法。

 

假设我们需要添加一个名为mydrv的字符型设备驱动，主设备号为254，次设备号为0（只有一个从设备）。

 

静态加载的步骤如下：

 

1.编写自己的驱动程序源文件mydrv.c，并放在firmware\uClinux-Samsung-2500\linux-2.4.x\drivers\char下面。一个典型的字符型驱动的最后一般包括如下内容：

 

static int mydrv_init(void)

{

int ret;

ret = register_chrdev(mydrv_major, " mydrv ", &my_fops);

if(ret == 0) printk("register_chrdev succeed!\n");

else printk("register_chrdev fail!\n");

return 0;

}

 

static __exit void mydrv _cleanup(void)

{

unregister_chrdev(mydrv _major, " mydrv ");

printk("register_chrdev succeed!\n");

return ;

}

module_init(mydrv _init);

module_exit (mydrv _cleanup);

 

函数mydrv_init的任务是注册设备，mydrv_cleanup的任务是取消注册。 Module_init和module_exit的作用后面会讲到。

 

2.在firmware\uClinux-Samsung-2500\vendors\Samsung\2500\Makefile中添加如下语句（以刚才的设备为例，实际添加你自己的设备名时当然要根据称和设备号来添加）：

 

mknod $(ROMFSDIR) /dev/mydrv c 254 0

 

这句话的目的是在内核中创建一个与你的驱动程序对应的设备节点。

 

3．在firmware\uClinux-Samsung-2500\linux-2.4.x\drivers\char\Makefile

 

中添加如下语句：

obj-$(CONFIG_CHAR_MYDRV) +=mydrv.o

 

这句话的目的是根据编译选项$(CONFIG_CHAR_MYDRV)来决定是否要添加该设备驱动。

 

4．在firmware\uClinux-Samsung-2500\linux-2.4.x\drivers\char\config.in

 

中添加：

if [“$CONFIG_ARCH_SAMSUNG”=”y”]; then

tristate ' ,MYDRV driver module ' CONFIG_CHAR_MYDRV

 

这句话的目的是在运行make menuconfig时产生与你的设备对应的编译选项。

 

5．运行make menuconfgi，应该能看到你自己的设备的选项，选中就可以了。

 

6．编译内核，下载，运行自己的测试程序。

 

如果你觉得上述步骤比较麻烦，可以把4、5两条都省去，把第3条中的

 

obj-$(CONFIG_CHAR_MYDRV) +=mydrv.o

改为

obj-y +=mydrv.o

 

这样在menuconfig就没有与你的设备对应的选项了，编译内核时直接会把你的驱动编译进去。

还有一个问题需要说明一下。在…/drivers/char下有一个mem.c文件，其中最后有一个int __init chr_dev_init(void)函数。大家可以看到，所有字符设备的初始化函数（IDE_INT_init之类）都要添加在这里，而我们刚才的驱动程序的初始化函数并没有添加到这里。这个问题涉及到系统启动时的do_initcall函数，详细讲述起来比较烦琐，大家有兴趣可以看一下《情景分析》下册P726~P729。这里简单介绍一下。如果对一个函数（通常都是一些初始化函数）作如下处理（仍以我们的mydrv_init函数为例）：

 

__initcall(mydrv_init)

 

那么在编译内核时会生成一个指向mydrv_init的函数指针__initcall_mydrv_int，系统启动时，在运行do_initcall函数时，会依次执行这些初始化函数，并且会在初始化结束后把这些函数所占用的内存释放掉。

 

回到mem.c文件，在最后有一行：

__initcall(chr_dev_init)

 

这句话的作用就显而易见了，在系统启动时自动执行chr_dev_init函数。所以我们完全可以不用在mem.c/chr_dev_init中添加我们自己的初始化函数，而是在我们自己的设备文件中(mydrv.c)添加如下一行：

__initcall(mydrv_init).

 

在我们前面说到的我们自己的设备文件mydrv.c中，最后有一句：

 

module_init(mydrv _init);

 

大家可以看一下module_init的定义，在…linux.-2.4.x\include\linux\init.h中。如果定义了宏MODULE时，module_init是作为模块初始化函数，如果没有定义MODULE，则

module_init(fn)就被定义为__initcall(fn)。静态编译时是不定义MODULE的，所以我们的驱动中的module_init就等于是：

 

__initcall(mydrv_init).

 

这样我们的初始化函数就会在启动时被执行了。

 

至于究竟是在mem.c/chr_dev_init中添加你的设备初始化函数，还是在设备文件中通过module_init来完成，完全取决于你的喜好，没有任何差别。如果你的初始化函数只是注册一个设备（没有申请内存等操作），那即使你在两个地方都加上（等于初始化了两次）也没关系，不会出错（有兴趣可以看一下内核里注册设备的函数实现，

…linux-2.4.x\fs\devices.c\register_chrdev)。不过为了规范起见，还是不建议这样作。

 

最后一个问题。在静态加载驱动的时候，我们那个mydrv_cleanup和module_exit函数永远不会被执行，所以去掉是完全可以的，不过为了程序看起来结构清晰，也为了与动态加载的程序兼容，还是建议保留着。

 

下面讲一下动态加载驱动的方法。

1、运行make menuconfgi，在内核配置中进入Loadable module support，选择Enable loadable module support和Kernel module loader(NEW)两个选项。在应用程序配置中进入busybox,选择insmod, rmmod, lsmod三个选项。

 

2、在…vendors\Samsung\2500\Makefile中添加相应的设备节点，方法与静态加载时完全一样。

 

3、编写自己的驱动程序文件，在文件开始处加一句：

 

#define MODULE

文件最后的

mydrv_init

mydrv_cleanup

module_init(mydrv _init)

module_exit (mydrv _cleanup)

这四项必须保留。

 

4、仿照如下的格式写自己的Makefile文件：

 

KERNELDIR= /home/hexf/hardware/nHD/Design/firmware/uClinux-Samsung-2500/linux-2.4.x

CFLAGS = -D__KERNEL__ -I$(KERNELDIR)/include -Wall -Wstrict-prototypes -Wno-trigraphs -O2 -fno-strict-aliasing -fno-common -fno-common -pipe -fno-builtin -D__linux__ -DNO_MM -mapcs-32 -mshort-load-bytes -msoft-float

CC = arm-elf-gcc

 

all: mydrv.o

clean:

rm -f *.o

 

5、编译自己的驱动程序文件。注意在动态加载时只编译不连接，所以得到的是.o文件。

 

6、把编译后的驱动程序的.o 文件，连同自己的测试程序（假设叫mytest，注意这个是可执行文件）一起放在编译服务器的/exports/自己的目录下。测试程序就是一个普通的应用程序，其编写和编译的步骤这里就不讲了。

 

7、启动nHD板卡，用nfs的方法把编译服务器上/exports/自己的目录mount上来（假设mount 到 /mnt下）。Nfs的使用大家都很熟悉了，这里就不再说。

 

8、

cd /mnt

/bin/insmod mydrv.o

现在你的设备就已经被动态加载到系统里了。可以用lsmod命令查看当前已挂接的模块。

 

9、运行你的测试程序

 

10、调试完毕后用 rmmod mydrv把你的设备卸载掉。

 

补充几点：

1、关于建立设备节点的问题，因为大家所使用的系统不太一样，所以不需要按照我说的方法。总之只要在你自己的系统的dev目录下建立了自己的驱动程序的设备节点就可以了。

 

2、没有考虑动态分配主设备号的问题。所以注册设备那个地方稍微有点不严密。

 

3、模块加载时要把自己的.c文件编译成.o文件，CFLAGS后面那一串编译选项有时可能有点烦人，如果你没搞定，最简单的办法就是重新编译一遍内核并重定向到一个文件中（别忘了先make clean一下）：make > out。

 

然后在out文件里随便找一个字符驱动程序的编译过程，把它的编译选项找出来，拷贝到你自己的Makefile里就可以了。我就是这么作的。

 

下面是一个最简单的字符设备驱动的例子。实际的驱动千差万别，但其实也就是“填充”自己的open,close,read,write,ioctl几个函数而已。

 

#ifndef __KERNEL__

#define __KERNEL__

#endif

#define MODULE

#define drvtest_major 254

 

#include

#include

 

#include

#include

#include // printk()

#include // kmalloc()

#include // error codes

#include // size_t

#include // mark_bh

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

 

 

static int mytest_open(struct inode *inode,struct file *filp)

{

 

 

MOD_INC_USE_COUNT;

 

printk("mytest open!\n");

 

return 0;

 

}

 

static ssize_t mytest_read(struct file *flip,char * buff,size_t count,

loff_t * f_pos)

{

char buf[10] ={0x1,0x2,0x3,0x4,0x5};

 

memcpy(buff,buf,5);

 

return 5;

}

 

static int mytest_close(struct inode *inode,struct file *filp)

 

{ MOD_DEC_USE_COUNT;

 

printk("mytest close!\n");

 

return 0;

 

 

}

 

static struct file_operations my_fops = {

read: mytest_read,

// write: mytest_write,

open: mytest_open,

release: mytest_close,

// ioctl: mytest_ioctl,

 

};

 

static int mytest_init(void)

 

{

int ret;

ret = register_chrdev(drvtest_major, "drvtest", &my_fops);

 

if(ret == 0) printk("register_chrdev succeed!\n");

else printk("register_chrdev fail!\n");

return 0;

 

}

 

static __exit void mytest_cleanup(void)

{

 

unregister_chrdev(drvtest_major, "drvtest");

printk("register_chrdev succeed!\n");

printk("bye!\n");

 

return ;

}

module_init(mytest_init);

module_exit(mytest_cleanup);

 

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