如何編寫一個簡單的Linux驅動（一）——驅動的基本框架

前言

　　最近在學習Linux驅動，記錄下本身學習的歷程。

1.驅動的基本框架

　　Linux驅動的基本框架包含兩部分，「模塊入口、出口的註冊」和「模塊入口、出口函數的實現」，以下方代碼。　　

 1 static int __init shanwuyan_init(void)    //驅動入口函數
 2 {
 3     return 0;
 4 }
 5 
 6 static void __exit shanwuyan_exit(void)    //驅動出口函數
 7 {
 8 
 9 }
10 
11 module_init(shanwuyan_init);    //註冊入口函數
12 module_exit(shanwuyan_exit);    //註冊出口函數

　　其中，module_init()和module_exit()兩個函數的做用是註冊驅動的入口「shanwuyan_init」和出口「shanwuyan_exit」。加載驅動時會運行入口函數，卸載驅動時會運行出口函數。入口函數的做用是加載驅動時作一些初始化工做，好比註冊設備、申請設備號、生成設備節點等等，其返回值爲int類型；出口函數的做用是卸載驅動時作一些善後操做，好比註銷設備、註銷設備號、銷燬類等等。

2.一個基本驅動的編寫

　　本文的主要目的是讓讀者瞭解驅動的基本框架，咱們先不實現註冊設備、申請設備號、註銷設備等複雜的工做。

　　爲了讓驅動的加載和卸載工做更直觀地爲程序員所觀察，咱們能夠在入口函數和出口函數中添加打印語句，這樣每次加載和卸載驅動的時候，程序員都能在終端觀察到相應的信息，以下方代碼。　　

 1 static int __init shanwuyan_init(void)    //驅動入口函數
 2 {
 3     printk(KERN_EMERG "shanwuyan_init\r\n");
 4     return 0;
 5 }
 6 
 7 static void __exit shanwuyan_exit(void)    //驅動出口函數
 8 {
 9     printk(KERN_EMERG "shanwuyan_exit\r\n");
10 }

　　「printk」函數是什麼？說到打印，有C語言基礎的讀者首先想到的可能就是「printf」函數，可是「printf」只能在應用層面工做，而設備驅動是工做在內核態下的，因此「printf」不能在設備驅動中工做。在內核態下的打印函數是「printk」函數。KERN_EMERG是打印優先級，這裏採用了最高優先級。

　　再加上頭文件以及註冊用的函數，能夠獲得一個相對完整的代碼。　　　　

 1 /* 源代碼文件名爲：shanwuyan.c */
 2 #include <linux/module.h>
 3 #include <linux/kernel.h>
 4 #include <linux/init.h>
 5 #include <linux/fs.h>
 6 #include <linux/uaccess.h>
 7 
 8 static int __init shanwuyan_init(void)    //驅動入口函數
 9 {
10     printk(KERN_EMERG "shanwuyan_init\r\n");
11     return 0;
12 }
13 
14 static void __exit shanwuyan_exit(void)    //驅動出口函數
15 {
16     printk(KERN_EMERG "shanwuyan_exit\r\n");
17 }
18 
19 module_init(shanwuyan_init);    //註冊入口函數
20 module_exit(shanwuyan_exit);    //註冊出口函數

　　該設備驅動實現的功能是：加載驅動時打印字符串「shanwuyan_init」，卸載驅動時打印字符串「shanwuyan_exit」。

3.Makefile文件的編寫

　　Makefile文件沒什麼可說的，代碼以下（記得匹配本身的內核目錄）。　　

 1 #!/bin/bash
 2 
 3 obj-m += shanwuyan.o    #此處要和你的驅動源文件同名
 4 
 5 KDIR := /home/topeet/Android/iTop4412_Kernel_3.0    #這裏是你的內核目錄
 6 
 7 PWD ?= $(shell pwd)
 8 
 9 all:
10     make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules    #make操做
11 
12 clean:
13     make -C $(KDIR) M=$(PWD) clean    #make clean操做

4.應用

　　編譯，並加載生成的「shanwuyan.ko」文件，加載驅動和卸載驅動的命令以下。　　

1 insmod shanwuyan.ko #加載驅動
2 rmmod shanwuyan.ko #卸載驅動，若是該命令不起做用，請用下方的命令
3 rmmod shanwuyan    #卸載驅動

　　進入到驅動文件所在的路徑下，並在命令行輸入加載驅動的命令「insmod shanwuyan.ko」，能夠看到驅動入口函數打印出來的字符串信息「shanwuyan_init」。

　　可是終端還打印了兩行警告信息「shanwuyan: module license 'unspecified' taints kernel」和「Disabling lock debugging due to kernel」，這是由於咱們沒有在代碼中加入贊成開源協議，因此終端打印該信息。須要注意的是，該警告信息只有在系統啓動後第一次加載驅動時纔會打印，卸載掉以後，若是不重啓系統，再加載驅動時就不會再打印這兩行警告信息了。

　　打開源文件，加入GPL開源協議，一個完整的基本驅動框架就完成了，所有代碼以下。

 1 /* 源代碼文件名爲：shanwuyan.c */
 2 #include <linux/module.h>
 3 #include <linux/kernel.h>
 4 #include <linux/init.h>
 5 #include <linux/fs.h>
 6 #include <linux/uaccess.h>
 7 
 8 static int __init shanwuyan_init(void)    //驅動入口函數
 9 {
10     printk(KERN_EMERG "shanwuyan_init\r\n");
11     return 0;
12 }
13 
14 static void __exit shanwuyan_exit(void)    //驅動出口函數
15 {
16     printk(KERN_EMERG "shanwuyan_exit\r\n");
17 }
18 
19 module_init(shanwuyan_init);    //註冊入口函數
20 module_exit(shanwuyan_exit);    //註冊出口函數
21 
22 MODULE_LICENSE("GPL");    //贊成GPL開源協議，就不會打印警告信息了
23 MODULE_AUTHOR("shanwuyan");    //還能夠再添加上做者名稱

　　再次編譯，重啓系統，並加載驅動，此次不會再打印警告信息了，只打印了咱們在入口函數中寫的字符串，以下圖。

　　使用「rmmod shanwuyan」命令卸載驅動，出現錯誤，以下圖。　　

　　這是咱們須要建立文件夾「/lib/modules」，建立後再次卸載驅動，又出現了錯誤，以下圖。

　　咱們按照錯誤信息，建立文件夾「/lib/modules/3.0.15」（根據內核版本的不一樣而不一樣），再次卸載驅動，成功，打印出來咱們想要的字符串信息「shanwuyan_exit」。

 

　　本文的所有代碼在這裏。