linux設備驅動歸納總結(一)：內核的相關基礎概念

1. 內核與 linux 設備驅動的作用與關系

內核：用于管理軟硬件資源，并提供運行環境。如分配 4G 虛擬空間等。

linux 設備驅動：是連接硬件和內核之間的橋梁。

linux 系統按個人理解可按下劃分：

1). 應用層：包括 POSIX 接口， LIBC ，圖形庫等，用于給用戶提供訪問內核的接口。屬于用戶態 ARM 運行在用戶模式 (usr) 或者系統模式 (sys) 下。

2). 內核層：應用程序調用相關接口后，會通過系統調用，執行 SWI 指令切換 ARM 的工作模式到超級用戶(svc) 模式下，根據用戶函數的要求執行相應的操作。

3). 硬件層：硬件設備，當用戶需要操作硬件時，內核會根據驅動接口操作硬件設備

圖結構如下：

舉一個相對比較邪惡的類比：

在深圳的酒店經常會在門縫看到一些卡片，上面說可以通過打電話送貨上門提供某中服務。

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

2. 內核代碼樹介紹

linux-2.6.29

｜－ arch :包含和硬件體系結構相關的代碼

｜－ block:硬盤調度算法，不是驅動

｜－ firmware:固件

｜－ Documentation:標準官方文檔

｜－ dirver: linux 設備驅動

｜－ fs:內核所支持的文件體系

｜－ include：頭文件。 linux/module.h linux/init.h常用庫。

｜－ init：庫文件代碼， C 庫函數在內核中的實現。

init/main.c ->start_kernel-> 內核執行第一條代碼

｜－ ipc :進程件通信

｜－ mm：內存管理

｜－ kernel:內核核心部分，包括進程調度等

｜－ net：網絡協議

｜－ sound:所有音頻相關

其中，跟設備驅動有關并且經常查閱的文件夾有：

init

include : linux, asm-arm

drivers:

arch:

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

3. 內核補丁：

補丁一般都是基于某個版本內核生成的，用于升級舊內核。

打補丁需要注意：

1. 對應版本的補丁只能用于對應版本的內核。

2. 如果在已打補丁的內核再打補丁，需要先卸載原來補丁。

打補丁的方法：

1. 制作補丁：

diff -Nur linux-2.6.30/ linux-2.6.30.1/ > linux-2.6.30.1.patch

//N 為新加的文件全部修改

//linux-2.6.30舊版本

//linux-2.6.30.1新版本

// 目標補丁

2. 打補丁：

cd linux-2.6.30// ！！注意在原文件夾的目錄中打補丁

patch -p1 < ../linux-2.6.30.1.patch//-p1 是忽略一級目錄

3. 恢復：

cd linux-2.6.30// ！！注意在原文件夾的目錄中打補丁

patch -R < ../linux-2.6.30.1.patch// 撤銷補丁

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

4. 內核中的 Makefile ：

對于內核， Makefile 分為 5 類：

Documentation/kbuild/makefiles.txt 描述如下：

50 The Makefiles have five parts:

51

52Makefile總Makefile，控制內核的編譯

53.config內核配置文件，配置內核時生成，如make menuconfig后

54arch/$(ARCH)/Makefile對應體系結構的Makefile

55scripts/Makefile.*Makefile共用的規則,如圖形配置界面。

56kbuild Makefiles各子目錄下的Makefile，被上層的Makefile調用

簡單來說，編譯內核會執行以下事情。

1.make menuconfig

1.1 拷貝一個對應體系結構的配置文件到主目錄下并改名為 .config ，這樣就在 makemenuconfig生成的圖形配置中已經有了一些默認的配置，減少用戶的勞動量。

1.2 從內核頂層目錄的 Makefile 決定編譯的體系結構 (ARCH). 編譯工具 (CROSS_COMPILE) 和需要進去編譯的目錄。

1.3 根據總 Makefile 的 ARCH 變量，進入相應體系結構的目錄，讀取 arch/$(ARCH)/Makefile, 決定對應的體系結構下還有哪些目錄需要編譯。

1.4 根據 arch/$(ARCH)/Makefile ，一個一個地遞歸進入指定的目錄下調用該目錄下的 makefile ，并根據目錄下的 Kconfig 生成配置界面并由用戶決定將該文件編譯成模塊還是編譯進內核。

1.5 配置完畢后保存退出，會更改原來的 .config 的內容。

2.make

1.1 將生成的 .config 去掉注釋，新建一份配置文件，文件名為 include/config/auto.conf 。

1.2 根據配置文件的要求，將需要編譯的文件的各個子目錄下生成一個 .o 或者 .a 文件，然后由總Makefile 指定的連接腳本 arch/$(ARCH)/kernel/vmlinux.lds 生成 vmlinux ，并通過壓縮變成bzImage ，或者按要求在對應的子目錄下編譯成模塊。

但是，具體是怎么生成配置文件的呢？

注：我使用的內核是被修改過的，可能有些地方和原內核不一樣，如我內核里面 $(ARCH) 寫成$(SRCARCH) 。還有在文件中的行數和原內核不一致，但這些不影響分析，搜索一下就出來了。

1. 在總 Makefile 中，根據以下語句進入需要編譯的目錄

470 # Objects we will link into vmlinux / subdirs we need to visit

471 init-y:= init/

472 drivers-y:= drivers/ sound/ firmware/

473 net-y:= net/

474 libs-y:= lib/

475 core-y:= usr/

476 endif # KBUILD_EXTMOD

639 core-y+= kernel/ mm/ fs/ ipc/ security/ crypto/ block/

#另外還有一個體系相關的arch目錄

529 include $(srctree)/arch/$(SRCARCH)/Makefile

這樣，就根據了體系結構決定了需要進去編譯的目錄了。

2. 在總 Makefile 中包含的目錄還是不夠的，內核還需要根據對應的 CPU 體系架構，決定還需要將哪些子目錄將要編譯進內核，在總 Makefile 中進去讀取相應體系結構的 Makefile ： arch/$(SRCARCH)/Makefile。

在總 Makefile 和體系架構下的 arch/(SRCARCH)/Makefile 中包含的子目錄會根據該目錄下的 Makefile的要求編譯成模塊還是編譯進內核，當然也可以不編譯。

如在arch/arm/Makefile下：

187 # If we have a machine-specific directory, then include it in the build.

188 core-y+= arch/arm/kernel/ arch/arm/mm/ arch/arm/common/

189 core-y+= $(machdirs) $(platdirs)

190 core-$(CONFIG_FPE_NWFPE)+= arch/arm/nwfpe/

191 core-$(CONFIG_FPE_FASTFPE)+= $(FASTFPE_OBJ)

192 core-$(CONFIG_VFP)+= arch/arm/vfp/

193

194 drivers-$(CONFIG_OPROFILE)+= arch/arm/oprofile/

195

196 libs-y:= arch/arm/lib/ $(libs-y)

其中， y 表示編譯成模塊， m 表示編譯進內核 ( 上面沒有，因為默認情況下 ARM 全部編譯進內核 ) ，但$(CONFIG_OPROFILE) 又是什么呢？

這些是根據用戶在 make menuconfig 中設置后，生成的值賦給了 CONFIG_OPROFILE 。這是由各子目錄下的 Kconfig 提供選項功用戶選擇并配置。如 arch/arm/Kconfig 。

另外有些配置會根據 arch/$(ARCH)/Kconfig 文件通過 Kconfig 的語法 source 讀取各個包含的子目錄Kconfig 來生成一個配置界面。每個 Makefile 目錄下都有一個對應 Kconfig 文件，用于生成配置界面來給用戶決定內核如何配置。

總結 Kconfig 的作用：

2.1. 在 make menuconfig 下可以配置選項 ;

2.2. 在 .config 中確定 CONFIG_XXX 的的值。

3. 只是讀取以上的兩個 Makefile 還是不夠了，內核還會把包含的子目錄一層一層的讀取它里面的 Makefile和 Kconfig 。

假設我現在配置內核

1. 最簡單的方法，直接修改子目錄的 Makefile

如在我要取消 s3c2440 的時鐘 ( 當然這是必須要開的，只是舉例 ) 。

可以直接修改 arch/arm/mach-s3c2440/Makefile

12 obj-$(CONFIG_CPU_S3C2440)+= s3c2440.o dsc.o

13 obj-$(CONFIG_CPU_S3C2440)+= irq.o

14 obj-$(CONFIG_CPU_S3C2440)+= clock.o

15 obj-$(CONFIG_S3C2440_DMA)+= dma.o

將 obj-$(CONFIG_CPU_S3C2440)+= clock.o 改為

obj-+= clock.o

也可以編譯成模塊：

obj-m+= clock.o

2. 當然有更方便的通過圖形界面， make menuconfig ，接下來我實現一下如何將一個選項加入到圖形配置界面中。

2.1. 進入內核目錄

cd linux-2.6.29

2.2. 在 driver 目錄下模擬一個名為 test1 驅動的文件夾

mkdir driver/test1

2.3. 在 test1 目錄下隨便寫個 C 文件

cd driver/test1

vim test1.c

1 void foo()

2 {

3 ;

4 }

2.4. 在目錄下編寫一個簡單的 Makefile

vim Makefile

obj-$(CONFIG_TEST1) += test1.o

CONFIG_TEST1 是決定 test1 是否編譯進內核或者編譯成模塊的。這就通過 Kconfig 由用戶在make menuconfig 中選擇。

2.5. 所以還要在目錄下寫一個 Kconfig

vim Kconfig

1 menu "test1 driver here"

2 config TEST1

3bool "xiaobai test1 driver"

4help

5This is test1

6 endmenu

說白了，就是在圖形配置的 driver 下多了一個配置選項，用戶配置后將 CONFIG_TEST1 的值存放在.config 中， Makefile 通過讀取 .config 的去注釋版 autoconf 讀取到 CONFIG_TEST 的值，再進行編譯。但是，以上幾步還不能達到目的，因為雖然在總 Makefile 中已經包含了目錄 driver, 但是 driver 目錄的 Makefile 中并沒有包含 test 目錄。因此需要在 driver/Makefile 中添加：

2.6.vim driver/Makefile

再最后加上一句：

104 obj-$(CONFIG_OF)+= of/

105 obj-$(CONFIG_SSB)+= ssb/

106 obj-$(CONFIG_VIRTIO) += virtio/

107 obj-$(CONFIG_STAGING)+= staging/

108 obj-y+= platform/

109 obj-$(CONFIG_TEST1)+= test1///添加這句

雖然 Makefile 中已經包含了，但這樣還是不行。因為當需要配置 ARM 時， ARM 結構下的 Kconfig并沒有包含 test 的 Kconfig 。這樣的話就不會出現在圖形配置界面中，因此在 arch/arm/Kconfig 中添加語句。

2.7.vim arch/arm/Kconfig

1230 menu "Device Drivers"

1231

1232 source "drivers/base/Kconfig"

…..............................................

1328 source "drivers/staging/Kconfig"

1329

1330 source "drivers/test1/Kconfig"

1331

1332 endmenu

大功告成！

這樣， make menuconfig 界面寫的 Driver Devices 下就多了一個 "test1 driver here" 的目錄，里面有一個配置選項 "xiaobai test1 driver" 。

Kconfig 文件的語法在 documentation/kbuild/kconfig-language.txt 文件中有詳細的講解，上面我只是簡單實現了一下 , 但都是皮毛。

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

5. 編譯內核

編譯內核很簡單，只需要配置完畢后執行 make 命令，將指定的文件編譯進內核

bzImage 或者編譯成模塊。

make = make bzImage + make modules

因此如果值編譯內核，即只編譯配置文件中 -y 選項，可以直接用命令

make bzImage

如果值編譯模塊，即只編譯配置文件中的 -m 選項，可以之直接使用命令

make modules

模塊可以編譯當然也可以清除，使用命令

make modules clean

如果只想單獨編譯一個模塊，可以使用命令

make M=drivers/test/ modules // 只單獨編譯 drivers/test 中的 .ko

make M=drivers/test/ modules clean// 清除

上面的是在內核目錄下的操作，但當我寫驅動時，我并不可能在內核目錄下編

寫，但我編譯時卻要依賴內核中的規則和 Makefile ，所以就有了以下的方法，

同時這也是一般的編寫驅動時 Makefile 的格式。

指定內核 Makefile 并單獨編譯

make -C /root/linux-2.6.29 M=`pwd` module

make -C /root/linux-2.6.29 M=`pwd` module clean

//-C指定內核 Makefile 的路徑，可以使用相對路徑。

//-M指定要編譯的文件的路徑，同樣課使用相對路徑。

編譯生成的模塊可以指定存放的目錄

make -C /root/linux-2.6.29 M=`pwd` modules_install INSTALL_MOD_PATH=/nfsroot

=======================================================================

以上都是個人理解，如內核的 Makefile 配置和編譯時一個復雜的過程，我簡單地描述了一下，并不保證一定正確。

錯誤地方，請指正。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的linux驱动内核哪个文件夹,linux设备驱动归纳总结（一）：内核的相关基础概念...的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。