开发linux内核驱动需要以下4个步骤：
1 编写hello驱动代码
驱动代码如下 helloDev.c，这是一个最小、最简单的驱动，去掉了其他的不相干代码，尽量让大家能了解驱动本身。
#include <linux/module.h>
#include <linux/moduleparam.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/poll.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/slab.h>
#define BUFFER_MAX (10) // buff大小
#define OK (0)
#define ERROR (-1)
struct cdev *gDev; // 字符设备结构体指针
struct file_operations *gFile; // 文件操作结构体指针
dev_t devNum; // 设备号
unsigned int subDevNum = 1; // 注册设备的数量
int reg_major = 232; // 主设备号
int reg_minor = 0; // 次设备号
char *buffer; // 缓冲区
/**
* printk 是内核中用于输出调试信息、错误信息和其他日志信息的函数。
* 它将消息输出到内核日志缓冲区，这些日志可以通过 dmesg 命令查看
* KERN_INFO 是一个宏:信息性消息
*/
// hello_open函数：打开文件
int hello_open(struct inode *p, struct file *f)
{
printk(KERN_INFO "hello_open\r\n");
return 0;
}
// hello_write函数
ssize_t hello_write(struct file *f, const char __user *u, size_t s, loff_t *l)
{
printk(KERN_INFO "hello_write\r\n");
return 0;
}
// hello_read函数
ssize_t hello_read(struct file *f, char __user *u, size_t s, loff_t *l)
{
printk(KERN_INFO "hello_read\r\n");
return 0;
}
int hello_init(void)
{
devNum = MKDEV(reg_major, reg_minor); // 根据主次设备号，生成devNum，唯一标识设备
// 把设备号注册到内核中。从devNum开始注册subDevNum个设备。
if (OK == register_chrdev_region(devNum, subDevNum, "helloworld")) {
printk(KERN_INFO "register_chrdev_region ok \n");
} else {
printk(KERN_INFO "register_chrdev_region error n");
return ERROR;
}
printk(KERN_INFO " hello driver init \n");
// 内核模块成功分配并初始化了一个字符设备结构
gDev = kzalloc(sizeof(struct cdev), GFP_KERNEL);
// 文件操作
gFile = kzalloc(sizeof(struct file_operations), GFP_KERNEL);
// 赋值。回调函数
gFile->open = hello_open;
gFile->read = hello_read;
gFile->write = hello_write;
gFile->owner = THIS_MODULE;
// 建立联系：通过这两行代码，驱动程序完成了字符设备的初始化和注册，使得字符设备可以被用户进程打开、读取和写入。
cdev_init(gDev, gFile); // 初始化字符设备结构体gDev，并将其与文件操作结构体gFile关联起来。
cdev_add(gDev, devNum, 1); // 将初始化好的字符设备gDev 添加到内核字符设备层，使其成为一个有效的字符设备，可以被用户空间访问和操作
return 0;
}
// 驱动退出函数
void __exit hello_exit(void)
{
printk(KERN_INFO " hello driver exit \n");
cdev_del(gDev); // 删除字符设备
kfree(gFile); // 释放内存
kfree(gDev); // 释放内存
unregister_chrdev_region(devNum, subDevNum); // 注销设备号
return;
}
module_init(hello_init); // 声明驱动的入口函数。执行insmod的时候调用
module_exit(hello_exit); // 声明驱动的退出函数。执行rmmod的时候调用
MODULE_LICENSE("GPL"); // 指定模块的许可证有了驱动文件之后，还需要一个Makefile才能把驱动编译出来
2 编写makefile
ifneq ($(KERNELRELEASE),)
obj-m := helloDev.o
else
PWD := $(shell pwd) # 获取当前目录路径，并赋值给变量 PWD
# KDIR:= /lib/modules/4.4.0-31-generic/build
# KDIR:= /home/winter/linux-4.9.229
KDIR := /lib/modules/`uname -r`/build # 指定内核构建目录
all:
make -C $(KDIR) M=$(PWD)
clean:
rm -rf *.o *.ko *.mod.c *.symvers *.c~ *~
endif
# $(KERNELRELEASE) 是内核构建系统设置的变量，当通过内核构建系统调用此 Makefile 时，这个变量会被定义。
# -C $(KDIR)：切换到内核构建目录
# M=$(PWD)：指定模块源码目录为当前目录
# make -C $(KDIR) M=$(PWD)：调用内核构建系统
# 这段 Makefile 通过条件分支来区分内核构建环境和用户构建环境，在用户环境中调用内核构建系统进行模块编译，并提供了清理编译生成文件的功能。linux应用层程序在编译的时候，需要链接c运行时库和glibc库。那驱动需不需要呢？
3 编译和加载hello驱动
驱动也需要，但是驱动不能链接和使用应用层的任何lib库，驱动需要引用内核的头文件和函数。所以，编译的时候需要指定内核源码的地址。为了开发方便，也可以安装内核开发包，之后引用这个内核开发包的目录也可以。本例为：/lib/modules/4.4.0-31-generic/build
make
编译出来的驱动文件，名称为：helloDev.ko
接下来把这个驱动加载到内核
# 清零内核日志
dmesg -c
# 执行
insmod helloDev.ko
# 再看内核日志
dmesg
# 查看驱动
lsmod
# 卸载驱动
rmmod helloDev.ko
# 再查看驱动，无
4 编写应用程序测试hello驱动test.c
/*************************************************************************
> File Name: test.c
> Author: Winter
> Created Time: 2024年05月17日 星期五 21时03分06秒
************************************************************************/
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/select.h>
#define DATA_NUM (64)
int main(int argc, char *argv[])
{
int fd, i;
int r_len, w_len;
fd_set fdset;
char buf[DATA_NUM]="hello world";
memset(buf,0,DATA_NUM);
fd = open("/dev/hello", O_RDWR);
printf("%d\r\n",fd);
if(-1 == fd) {
perror("open file error\r\n");
return -1;
} else {
printf("open successe\r\n");
}
w_len = write(fd,buf, DATA_NUM);
r_len = read(fd, buf, DATA_NUM);
printf("%d %d\r\n", w_len, r_len);
printf("%s\r\n",buf);
return 0;
}编译执行。因为没有/dev/hello这个设备文件，所以打开失败
需要创建设备文件
mknod
man mknod
# 名字 类型 【主设备号 次设备号】
mknod [OPTION]... NAME TYPE [MAJOR MINOR]
mknod /dev/hello c 232 0
# 查看
ls -l /dev/hello
# 再执行测试程序
./test
有调用日志
这个返回值是驱动部分对应的返回值
5 一些命令
dmesg -c # 清零内核日志
insmod helloDev.ko # 插入（加载）Linux内核模块的命令
dmesg # dmesg 命令用于查看和管理 Linux 内核的环形缓冲区中的消息
lsmod # 查看驱动
rmmod helloDev.ko # 卸载驱动
# 创建设备文件:名字 类型 【主设备号 次设备号】
mknod [OPTION]... NAME TYPE [MAJOR MINOR]
mknod /dev/hello c 232 0
