基礎 Linux Device Driver 驅動程式#2 (hello world驅動) @ csw.dawn的部落格

今天，我們先以hello world 這個簡單的驅動程式作為我們的第一個範例程式。

kernel的module, 例如驅動程式，並沒有像user space的程式一樣，
能夠使用 stdio.h, string.h等這些標頭檔,
所以取而代之的是 linux/module.h 以及 linux/init.h 這兩個標頭檔,
最基本的驅動程式，都一定會有這兩個標頭檔。
廢話不多說，我們就先來示範一下hello world這支驅動程式。
以下是程式碼：

/*****************************************************************************/

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


3static int hello_init(void)
4{
5printk(KERN_ALERT "Hello world init.\n");
6return 0;
7}

8static void hello_exit(void)
9{
10printk(KERN_ALERT "Hello world exit.");
11}

12module_init(hello_init);
13module_exit(hello_exit);

14MODULE_LICENSE("GPL");
15MODULE_AUTHOR("Wang Chen Shu");
16MODULE_DESCRIPTION("This is hello world module test.");

/*****************************************************************************/

// 底下這兩行是模組所需的標頭檔 //
1 #include <linux/init.h>
2 #include <linux/module.h>

/*
下面的hello_init函式則是模組在載入時的進入點，
加上static 是要將命名空間限制在檔案內。
*/
3 static int hello_init(void)
4 {
5 printk(KERN_ALERT "Hello world init.\n");
6 return 0;
7 }

// 下面的hello_exit函式則是模組在卸載時的進入點。 //
8 static void hello_exit(void)
9 {
10 printk(KERN_ALERT "Hello world exit.");
11 }

// 透過module_init 巨集指定hello_init //
12 module_init(hello_init);

// 透過module_exit 巨集指定hello_exit //
13 module_exit(hello_exit);

// 下面則是對模組的一些聲明，像授權方式，作者以及模組的描述 //
14 MODULE_LICENSE("GPL");
15 MODULE_AUTHOR("Wang Chen Shu");
16 MODULE_DESCRIPTION("This is hello world module test.");

至於, printk的部份，可參考include/linux/printk.h, 如下：
#define KERN_EMERG "<0>" /* system is unusable */
#define KERN_ALERT "<1>" /* action must be taken immediately */
#define KERN_CRIT "<2>" /* critical conditions */
#define KERN_ERR "<3>" /* error conditions */
#define KERN_WARNING "<4>" /* warning conditions */
#define KERN_NOTICE "<5>" /* normal but significant condition */
#define KERN_INFO "<6>" /* informational */
#define KERN_DEBUG "<7>" /* debug-level messages */

有了，程式碼，當然您也要準備linux 的kernel 原始碼，
因為模組的編譯需要核心原始碼。
我們這裡是用linux 2.6.38的核心做為示範。
當然您得下載您需要的版本，

# uname -r
2.6.38-13-generic-pae
像我的核心就是 2.6.38，所以視您的版本而定。
當然，您也不想為了每次編譯都打一長串的指令，
所以當初核心的開發人員也為各位想到了這點，所以才有makefile這類的script。

所以，我們還要撰寫一個makefile，檔名為Makefile，內容如下：

/*****************************************************************************/

1KDIR="/opt/linux-source-2.6.38"
2PWD=$(shell pwd)
3VV=

4obj-m := hello.o

5all:
6$(MAKE) -C ${KDIR} M=${PWD} V=${VV} modules
7clean:
8$(MAKE) -C ${KDIR} M=${PWD} clean

/*****************************************************************************/

-C 後面接的是核心原始碼的路徑
M= 後面接的是目前的目錄位置
6 $(MAKE) -C ${KDIR} M=${PWD} V=${VV} modules

這裡看到一個變數VV，如果指定為1的話，就可以在編譯時看到更詳細的建構過程。
我這裡將我下載的核心原始碼放在/opt做為測試用。
有了驅動原始碼和Makefile，就可以開始進行下一步了。示範如下：

# make
make -C "/opt/linux-source-2.6.38" M=/opt/test_driver/my_driver/hello V= modules
make[1]: Entering directory `/opt/linux-source-2.6.38'
CC [M] /opt/test_driver/my_driver/hello/hello.o
Building modules, stage 2.
MODPOST 1 modules
CC /opt/test_driver/my_driver/hello/hello.mod.o
LD [M] /opt/test_driver/my_driver/hello/hello.ko
make[1]: Leaving directory `/opt/linux-source-2.6.38'

接著我做了一個動作:
# vim Makefile
將
3 VV=
改成
3 VV=1

再做一次。

# make
make -C "/opt/linux-source-2.6.38" M=/opt/test_driver/my_driver/hello V=1 modules
make[1]: Entering directory `/opt/linux-source-2.6.38'
test -e include/generated/autoconf.h -a -e include/config/auto.conf || (\
echo;\
echo " ERROR: Kernel configuration is invalid.";\
echo " include/generated/autoconf.h or include/config/auto.conf are missing.";\
echo " Run 'make oldconfig && make prepare' on kernel src to fix it.";\
echo;\
/bin/false)
mkdir -p /opt/test_driver/my_driver/hello/.tmp_versions ; rm -f /opt/test_driver/my_driver/hello/.tmp_versions/*
make -f scripts/Makefile.build obj=/opt/test_driver/my_driver/hello
gcc -Wp,-MD,/opt/test_driver/my_driver/hello/.hello.o.d -nostdinc -isystem /usr/lib/i386-linux-gnu/gcc/i686-linux-gnu/4.5.2/include -I/opt/linux-source-2.6.38/arch/x86/include -Iinclude -include include/generated/autoconf.h -Iubuntu/include -D__KERNEL__ -Wall -Wundef -Wstrict-prototypes -Wno-trigraphs -fno-strict-aliasing -fno-common -Werror-implicit-function-declaration -Wno-format-security -fno-delete-null-pointer-checks -O2 -m32 -msoft-float -mregparm=3 -freg-struct-return -mpreferred-stack-boundary=2 -march=i686 -mtune=generic -maccumulate-outgoing-args -Wa,-mtune=generic32 -ffreestanding -fstack-protector -DCONFIG_AS_CFI=1 -DCONFIG_AS_CFI_SIGNAL_FRAME=1 -DCONFIG_AS_CFI_SECTIONS=1 -pipe -Wno-sign-compare -fno-asynchronous-unwind-tables -mno-sse -mno-mmx -mno-sse2 -mno-3dnow -Wframe-larger-than=1024 -fno-omit-frame-pointer -fno-optimize-sibling-calls -g -pg -Wdeclaration-after-statement -Wno-pointer-sign -fno-strict-overflow -fconserve-stack -DCC_HAVE_ASM_GOTO -DMODULE -D"KBUILD_STR(s)=#s" -D"KBUILD_BASENAME=KBUILD_STR(hello)" -D"KBUILD_MODNAME=KBUILD_STR(hello)" -c -o /opt/test_driver/my_driver/hello/.tmp_hello.o /opt/test_driver/my_driver/hello/hello.c
if [ "-pg" = "-pg" ]; then if [ /opt/test_driver/my_driver/hello/hello.o != "scripts/mod/empty.o" ]; then /opt/linux-source-2.6.38/scripts/recordmcount "/opt/test_driver/my_driver/hello/hello.o"; fi; fi;
(cat /dev/null; echo kernel//opt/test_driver/my_driver/hello/hello.ko;) > /opt/test_driver/my_driver/hello/modules.order
make -f /opt/linux-source-2.6.38/scripts/Makefile.modpost
scripts/mod/modpost -m -a -i /opt/linux-source-2.6.38/Module.symvers -I /opt/test_driver/my_driver/hello/Module.symvers -o /opt/test_driver/my_driver/hello/Module.symvers -S -w -s
gcc -Wp,-MD,/opt/test_driver/my_driver/hello/.hello.mod.o.d -nostdinc -isystem /usr/lib/i386-linux-gnu/gcc/i686-linux-gnu/4.5.2/include -I/opt/linux-source-2.6.38/arch/x86/include -Iinclude -include include/generated/autoconf.h -Iubuntu/include -D__KERNEL__ -Wall -Wundef -Wstrict-prototypes -Wno-trigraphs -fno-strict-aliasing -fno-common -Werror-implicit-function-declaration -Wno-format-security -fno-delete-null-pointer-checks -O2 -m32 -msoft-float -mregparm=3 -freg-struct-return -mpreferred-stack-boundary=2 -march=i686 -mtune=generic -maccumulate-outgoing-args -Wa,-mtune=generic32 -ffreestanding -fstack-protector -DCONFIG_AS_CFI=1 -DCONFIG_AS_CFI_SIGNAL_FRAME=1 -DCONFIG_AS_CFI_SECTIONS=1 -pipe -Wno-sign-compare -fno-asynchronous-unwind-tables -mno-sse -mno-mmx -mno-sse2 -mno-3dnow -Wframe-larger-than=1024 -fno-omit-frame-pointer -fno-optimize-sibling-calls -g -pg -Wdeclaration-after-statement -Wno-pointer-sign -fno-strict-overflow -fconserve-stack -DCC_HAVE_ASM_GOTO -D"KBUILD_STR(s)=#s" -D"KBUILD_BASENAME=KBUILD_STR(hello.mod)" -D"KBUILD_MODNAME=KBUILD_STR(hello)" -DMODULE -c -o /opt/test_driver/my_driver/hello/hello.mod.o /opt/test_driver/my_driver/hello/hello.mod.c
ld -r -m elf_i386 -T /opt/linux-source-2.6.38/scripts/module-common.lds --build-id -o /opt/test_driver/my_driver/hello/hello.ko /opt/test_driver/my_driver/hello/hello.o /opt/test_driver/my_driver/hello/hello.mod.o
make[1]: Leaving directory `/opt/linux-source-2.6.38'

看到了嗎，修改成V=1，就秀出更詳細的過程了。
此時，該資料夾下就會多一個hello.ko的模組，就可以進行載入了。

# ls
hello.c hello.mod.c hello.o modules.order README
hello.ko hello.mod.o Makefile Module.symvers

# insmod hello.ko
Hello world init.
看到了，這就成功的載入了hello world的模組。

也可以從這邊看到。
# lsmod | grep hello
hello 12448 0

卸載模組也很簡單，只需下模組的名稱即可。
# rmmod hello
Hello world exit.
看到了嗎，成功的卸載了。

如果要做清除動作的話，就執行clean即可。
# ls
hello.c hello.mod.c hello.o modules.order README
hello.ko hello.mod.o Makefile Module.symvers

# make clean
make -C "/opt/linux-source-2.6.38" M=/opt/test_driver/my_driver/hello clean
make[1]: Entering directory `/opt/linux-source-2.6.38'
CLEAN /opt/test_driver/my_driver/hello/.tmp_versions
CLEAN /opt/test_driver/my_driver/hello/Module.symvers
make[1]: Leaving directory `/opt/linux-source-2.6.38'

# ls
hello.c Makefile README
如此，就成功的清除了。