在Linux内核中增加新驱动模块

slimfeng 2019-04-10

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开发环境

开发板：A33-Vstar

开发板系统： Linux/arm 3.4.39 Kernel

Ubuntu版本：Ubuntu14.04

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新增内核驱动，并可以通过make menuconfig配置。

内核完整路径：~/A33-Vstar/dragonboard/linux-3.4

1. 构建测试模块：hello

1.1 在linux-3.4/drivers/下新建目录hello

cd linux-3.4/drivers/

mkdir hello

1.2 在hello/下新建hello.c Makefile Kconfig三个文件

hello.c：

#include <linux/module.h> //所有模块都需要的头文件
#include <linux/init.h>   // init&exit相关宏
#include <linux/kernel.h>
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("baoli");
MODULE_DESCRIPTION("hello world module");
static int __init hello_init(void)
{
      printk(KERN_WARNING "hello world.\n");
      return 0;
}
static void __exit hello_exit(void)
{
      printk(KERN_WARNING "hello exit!\n");
}
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

Makefile：

obj-$(CONFIG_HELLO) += hello.o

Kconfig：

menu "HELLO TEST Driver "
comment "HELLO TEST Driver Config"
config HELLO
	tristate "hello module test"
	default m
	help
	This is the hello test driver --by baoli.
endmenu

1.3 修改上一级目录的Kconfig和Makefile

进入linux-3.4/drivers/

1）编辑Makefile，在后面添加一行：

obj-$(CONFIG_HELLO) += hello/

2）编辑Kconfig，在后面添加一行：

source "drivers/hello/Kconfig"

注：某些内核版本需要同时在arch/arm/Kconfig中添加：source "drivers/hello/Kconfig"

2. make menuconfig配置

1）执行：make menuconfig ARCH=arm

2）选择并进入：Device Drivers选项

可以看到新增 HELLO TEST Driver选项

3）进入 HELLO TEST Driver选项

可以选择<m> <y> <n>，分别为编译成内核模块、编译进内核、不编译。

3. 编译

退出保存后进入：cd ~/A33-Vstar/dragonboard/

执行：sudo ./build.sh 编译内核

1）如果选择编译成模块<m>

编译内核过程中，会有如下输出：

LD drivers/hello/built-in.o

CC [M] drivers/hello/hello.o

CC drivers/hello/hello.mod.o

LD [M] drivers/hello/hello.ko

2）如果选择编译进内核<y>

编译内核过程中，会有如下输出：

CC drivers/hello/hello.o

LD drivers/hello/built-in.o

编译完成后，drivers/hello/下新增hello.o和hello.ko，并且/linux-3.4/output/lib/modules/3.4.39/下也会有hello.ko。

4. 测试

4.1 编译成内核模块

下载镜像至A33开发板，使用minicom 超级终端和开发板连接。

cd /lib/modules/3.4.39

可看到hello.ko在此路径下。

1）inmod hello.ko

dmesg | tail 显示hello world.

2）rmmod hello

dmesg | tail 显示hello exit!

注：hello.ko已经被打包进系统镜像文件，在路径/lib/modules/3.4.39 下，所以下载安装镜像后不需要再重新拷贝镜像至开发板。

4.2 编译进内核

下载镜像至A33开发板，系统启动时在超级终端上显示加载信息：hello world.

5. 分析

5.1 source "drivers/hello/Kconfig"

在Kconfig中有类似语句：source "drivers/hello/Kconfig"

内核源码目录树中每一个Kconfig都会用source引入其所有子目录下的Kconfig，从而保证了所有的Kconfig项目都被包含进menuconfig中。这个也说明了：如果你自己在linux内核中添加了一个文件夹，一定要在这个文件夹下创建一个Kconfig文件，然后在这个文件夹的上一层目录的Kconfig中source引入这个文件夹下的Kconfig文件。

5.2 depends on

意思是本配置项依赖于另一个配置项。如果那个依赖的配置项为Y或者M，则本配置项才有意义；如果依赖的哪个配置项本身被设置为N，则本配置项根本没有意义。depends项会导致make menuconfig的时候找不到一些配置项。所以在menuconfig中如果找不到一个选项，但是这个选项在Kconfig中却是有的，则可能的原因就是这个配置项依赖的一个配置项是不成立的。depends依赖的配置项可以是多个，还可以有逻辑运算。这种时候只要依赖项目运算式子的结果为真则依赖就成立。

5.3 comment

用于定义一些帮助信息，出现在界面的第一行。

5.4 menu/endmenu menuconfig

1)menu用于生成菜单，其格式如下：

menu "Floating poing emulation"

config FPE_NWFPE

config FPE_NWFPE_XP

.............

endmenu

menu之后的Floating poing emulation是菜单名，menu和endmenu间有很多config条目，在配置界面中如下所示：

Floating poing emulation--->

[] FPE_NWFPE

[] FPE_NWFPE_XP

2)menuconfig有点类似menu，但区别就在于menu后面多了一个config，这个menu是可以配置的，如下图倒数第二行，前面比 menu类型多了一个<>，通过空格可以修改这个配置项的选中状态。而且从格式上来看，也是有区别的。格式如init/Kconfig中1131行：

menuconfig MODULES

tristate "Enable loadable module support"config

if MODULES

endif

也就是说，配置项是位于if和endif中。其中的部分就是MODULES子目录显示的内容。如果选中了MODULE，那么if和endif中的内容可以显示。如果没有定义，就只能进入一个空目录。

可以认为是menu和config的结合体，既在前面有选项，回车后也可以展开。

5.5 config

config是构成Kconfig的最基本单元，其中定义了配置项的详细信息。

1) 每个config菜单项都要有类型定义: bool布尔类型、 tristate三态(内建、模块、移除)、string字符串、 hex十六进制、 int整型。

例如：

config HELLO_MODULE

bool "hello test module"

bool 类型的只能选中或不选中，显示为[ ];

tristate类型的菜单项多了编译成内核模块的选项，显示为< > , 假如选择编译成内核模块，则会在.config中生成一个 CONFIG_HELLO_MODULE=m的配置，假如选择内建，就是直接编译成内核镜像，就会在.config中生成一个 CONFIG_HELLO_MODULE=y的配置。

2) default：默认值

比如config类型是tristate，则默认值可以是y 、m、n。

5.6 Kconfig和.config文件和Makefile三者的关联

经过menuconfig配置之后保存，就会在内核顶层目录下生成.config文件。

=y表示该配置将会被编译进内核，=m表示该配置需要单独编译成模块。

内核顶层makefile会调用.config文件，引用.config里的配置，进而选择性的编译内核驱动模块。

配置项被配置成Y、N、M会影响“.config”文件中的CONFIG_XXX变量的配置值。“.config”中的配置值（=y、=m、没有）会影响最终的编译链接过程。如果=y则会被编入（built-in），如果=m会被单独连接成一个”.ko”模块，如果没有则对应的代码不会被编译。那么这是怎么实现的？都是通过makefile实现的。

如makefile中：obj-$(CONFIG_DM9000) += dm9000.o，

如果CONFIG_DM9000变量值为y，则obj += dm9000.o，因此dm9000.c会被编译；如果CONFIG_DM9000变量未定义，则dm9000.c不会被编译。如果CONFIG_DM9000变量的值为m则会被连接成“.ko”模块。

6. 问题及解决