【linux】驅動-1-環境準備

目錄

• 前言
• 1. 開發環境搭建
  • 1.1 環境準備
    • 1.1.1 安裝工具
    • 1.1.2 編譯內核
      • 1.1.2.1 獲取內核源碼
      • 1.1.2.2 編譯內核
  • 1.2 內核驅動模塊編譯和加載
    • 1.2.1 hello 例程分析
    • 1.2.2 和內核源碼一塊兒編譯
    • 1.2.3 加載內核驅動模塊
  • 1.3 設備樹編譯和加載
    • 1.3.1 設備樹編譯
      • 1.3.1.1 使用內核中的dtc根據編譯
      • 1.3.1.2 在內核源碼中編譯（推薦）
      • 1.3.1.3 加載設備樹
  • 1.4 設備樹插件的編譯和加載
    • 1.4.1 單獨使用dtc工具編譯
    • 1.4.2 內核dtc工具編譯設備樹插件
    • 1.4.3 加載設備樹插件
      • 1.4.3.1 使用 echo 命令加載
      • 1.4.3.2 uboot 加載
• 參考：

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前言

• 以野火i.M 6U爲例

1. 開發環境搭建

驅動運行條件：

• 設備驅動是具備獨立功能的程序，它能夠被單獨編譯，但不能獨立運行， 在運行時它被連接到內核做爲內核的一部分在內核空間運行。
• 所以想要咱們寫的內核模塊在某個版本的內核上運行， 那麼就必須在該內核版本上編譯它，若是咱們編譯的內核與咱們運行的內核具有不相同的特性，設備驅動則可能沒法運行。

驅動簡要編譯步驟：

• 首先咱們須要知道內核版本，並準備好該版本的內核源碼，使用交叉編譯工具編譯內核源碼。
• 其次，依賴編譯的內核源碼編譯咱們的驅動模塊以及設備樹文件。
• 最終將驅動模塊和設備樹拷貝到開發板上運行。

1.1 環境準備

1.1.1 安裝工具

在編譯源碼前須要準備好交叉編譯環境，安裝必要的依賴和工具，如：

• gcc-arm-linux-gnueabihf 交叉編譯器
• bison 語法分析器
• flex 詞法分析器
• libssl-dev OpenSSL 通用庫
• lzop LZO壓縮庫的壓縮軟件

參考命令：

• sudo apt install make gcc-arm-linux-gnueabihf gcc bison flex libssl-dev dpkg-dev lzop

1.1.2 編譯內核

編譯好內核，有如下兩個用途：

• 製做系統鏡像，燒錄至開發板
• 保留一份在開發環境的系統中，用於輔助驅動開發

1.1.2.1 獲取內核源碼

若內核已經燒寫至開發板上，則能夠經過命令 uname -a 查看內核版本。
*
知道內核版本後可在其官網上下載其內核源碼，如並章節以版本爲 Linux npi 4.1.9.71-imx-r1 爲例，可在gitee或github上下載（野火官方提供）

• 命令：git clone https://gitee.com/Embedfire/ebf-buster-linux.git

1.1.2.2 編譯內核

編譯內核的步驟過程根據不一樣官方提供的腳步和Makefile不同而不一樣。如下爲野火的i.M 6U編譯linux內核例程。
單獨新建一個工做目錄，將其內核源碼放在該目錄下，切換到內核源碼目錄，找到 make_deb.sh 腳本，修改裏面的配置參數，如內核編譯位置等等。修改好配置參數後，只須要執行腳本便可編譯內核。（其它內核能夠參考該腳本，也能夠本身手寫一個編譯腳本）

deb_distro=bionic
DISTRO=stable
build_opts="-j 6"
build_opts="${build_opts} O=build_image/build"
build_opts="${build_opts} ARCH=arm"
build_opts="${build_opts} KBUILD_DEBARCH=${DEBARCH}"
build_opts="${build_opts} LOCALVERSION=-imx-r1"

build_opts="${build_opts} KDEB_CHANGELOG_DIST=${deb_distro}"
build_opts="${build_opts} KDEB_PKGVERSION=1${DISTRO}"
build_opts="${build_opts} CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-"
build_opts="${build_opts} KDEB_SOURCENAME=linux-upstream"

make ${build_opts}  npi_v7_defconfig
make ${build_opts}
make ${build_opts}  bindeb-pkg

• O=build_image/build：指定編譯好的內核放置的位置。
• ARCH=arm：目標是 ARM 體系結構內核。
• KBUILD_DEBARCH=${DEBARCH}：對於deb-pkg目標，容許覆蓋deb-pkg部署的常規啓發式。
• LOCALVERSION=-imx-r1：使用內核配置選項 "LOCALVERSION" 爲常規內核版本附加一個惟一的後綴。
• KDEB_CHANGELOG_DIST=${deb_distro}：
• KDEB_PKGVERSION=1${DISTRO}：版本信息。
• CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-：指定交叉編譯器。
• KDEB_SOURCENAME=linux-upstream：KDEB_SOURCENAME make變量僅控制已打包的源tarball的名稱，並不影響bind -pkg和deb-pkg輸出的.deb包名稱。
• make ${build_opts} npi_v7_defconfig：生成配置文件。
• make ${build_opts} bindeb-pkg：編譯文件進行打包。

1.2 內核驅動模塊編譯和加載

hello 例程能夠去 李柱明的gitee clone: demo_code_for_mystudy/linux/driverTest/helloModule

1.2.1 hello 例程分析

這只是一個模塊例程，不含驅動部分
必須內容可分爲如下幾點：

• 入口函數
• 出口函數
• 協議

hello_module.c

/** @file hello_module.c
* @brief 簡要說明
* @details 詳細說明
* @author lzm
* @date 2021-02-21 18:08:07
* @version v1.0
* @copyright Copyright By lizhuming, All Rights Reserved
*
**********************************************************
* @LOG 修改日誌:
**********************************************************
*/
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/kernel.h>
// 入口函數：安裝驅動時調用的函數
static int __init hello_init(void)
{
printk(KERN_EMERG "[ KERN_EMERG ] Hello Module Init\n");
printk( "[ default ] Hello Module Init\n");
return 0;
}
// 出口函數：卸載驅動時調用的函數
static void __exit hello_exit(void)
{
printk("[ default ] Hello Module Exit\n");
}
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
//MODULE_LICENSE("GPL2");
MODULE_AUTHOR("embedfire ");
MODULE_DESCRIPTION("hello world module");
MODULE_ALIAS("test_module");

1.2.2 和內核源碼一塊兒編譯

1.2.3 加載內核驅動模塊

編譯好獲得的內核驅動模塊 xx.ko 能夠經過多種方式拷貝到 ARM 板上，如NFS網絡文件系統、SCP命令獲得。
掛載方法能夠參考李柱明博客園NFS篇章。

1.3 設備樹編譯和加載

設備樹是在 Linux3.x 才引入的，用於描述一個硬件平臺的板級細節。
本系列筆記的驅動例程如無特殊說明，都是依賴於設備樹的。
下面簡略演示設備樹的編譯和加載，具體原理由具體篇章說明。

1.3.1 設備樹編譯

1.3.1.1 使用內核中的dtc根據編譯

編譯後的內核會自動生成 dtc 工具。其路徑是：內核/scripts/dtc/dtc。
編譯命令：內核構建目錄/scripts/dtc/dtc -I dts -O dtb -o xxx.dtbo xxx.dts

• 意爲編譯 dts 爲 dtb

1.3.1.2 在內核源碼中編譯（推薦）

編譯內核時都會自動編譯設備樹，此時，只須要把設備樹源文件放到規定位置便可，設備樹源文件、編譯生成的設備樹文件及咱們所用到的設備樹文件都會存放在 內核源碼/arch/arm/boot/dts 裏面。可是，編譯內核耗時長，因此，推薦只編譯設備樹，方法以下：

• 兩條命令都在內核源碼頂層路徑下執行（其實就是利用頂層Makefile）：
  • 若是在內核源碼中執行了 make distclean ，則必須執行第一條命令來生成默認的配置文件。

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- npi_v7_defconfig
make ARCH=arm -j4 CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- dtbs

1.3.1.3 加載設備樹

替換設備樹的方法：

• 第一種：設備樹是編譯到內核中的，因此，從新編譯內核，從新制做鏡像便可。（麻煩，不推薦）
• 第二種：將編譯好的設備樹或設備樹插件替換到開發板裏面的。（推薦）
• 第三種：將編譯好的設備樹放到開發板中，**/boot/dtbs/xxx/，修改boot啓動參數。（推薦）

查看是否加載成功：

• 進入 /proc/device-tree 目錄下查看已加載的設備節點，看看有沒有改動。

1.4 設備樹插件的編譯和加載

Linux4.4 之後引入了動態設備樹，設備樹插件被動態的加載到系統中，供內核識別。
設備樹插件通常用於只修改添加部分硬件信息。如只添加 RGB 燈的硬件信息，就只須要編譯 RGB 燈的 .dts 文件爲 .dtbo 便可。
編譯設備樹插件的時候，無需從新編譯整個設備樹插件，只須要編譯修改的部分便可。

1.4.1 單獨使用dtc工具編譯

設備樹和設備樹插件都是使用 DTC 編譯工具編譯。
設備樹編譯後獲得的是 .dtb 文件；
而設備樹插件編譯後獲得的是 .dtbo 文件。
使用野火提供的一鍵式編譯工具：

• 地址：git clone https://gitee.com/Embedfire/ebf-linux-dtoverlays.git
• 要編譯的設備樹插件源文件放在 ebf-linux-dtoverlays/overlays/ebf 目錄下， 而後回到編譯工具的根目錄 ebf-linux-dtoverlays/ 執行「make」便可。
• 生成的.dtbo位於 ~/ebf-linux-dtoverlays/output 目錄下。
• 須要注意的是，若是你在執行「make」後出現報錯，能夠嘗試先卸載device-tree-compiler（卸載命令爲：「sudo apt-get autoremove device-tree-compiler」）, 從新安裝，而後在「ebf-linux-dtoverlays/basic/fixdep文件的權限， 修改權限命令爲：「chmod 777 scripts/basic/fixdep」。

1.4.2 內核dtc工具編譯設備樹插件

編譯設備樹插件和編譯設備樹相似，這裏使用內核中的dtc工具編譯編譯設備樹插件。
編譯命令：內核構建目錄/scripts/dtc/dtc -I dts -O dtb -o xxx.dtbo xxx.dts

• 意爲編譯 dts 爲 dtbo

1.4.3 加載設備樹插件

先拷貝設備樹插件文件到開發板上。

1.4.3.1 使用 echo 命令加載

先在 /sys/kernel/config/device-tree/overlays/下建立一個新目錄，名字自定義。
而後將 dtbo 固件 echo 到 path 屬性文件中或將 dtbo 的內容 cat 到 dtbo 屬性文件中。

echo xxx.dtbo >/sys/kernel/config/device-tree/overlays/xxx/path
# 或
cat xxx.dtbo >/sys/kernel/config/device-tree/overlays/xxx/dtbo

刪除設備插件：rmdir /sys/kernel/config/device-tree/overlays/xxx。

1.4.3.2 uboot 加載

不一樣的板子可能不支持。
修改環境變量文件便可，進入/boot目錄下 修改 vim uEnv.txt

參考：

• 李柱明博客園
• 野火