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linux驱动开发模块中Makefile的理解 & hello kernel模块实例讲解

时间:2016-12-04 23:16来源:电脑教程学习网 www.etwiki.cn 编辑:admin

对于一个简单的驱动模块,以下为Makefile的经典构成:

 //------------Makefile----------------------
 obj-m := hello.o
 KERNELDIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/build
 PWD := $(shell pwd)
 modules:
     $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules #注意前面必须为tab
 modules_install:
     $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules_install #注意前面必须为tab

下面逐一分析一下各个语句:

  • obj-m := hello.o
这句意为有一个模块需要从目标文件hello.o中构造,构造的模块名称为hello.ko.
  • KERNELDIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/build
这里是定义一个变量KERNELDIR,并且赋值为"/lib/modules/$(shell uname -r)/build"。
这个值中要解释的只有一点,即$(shell uname -r):

 

大家可以尝试在terminal中输入 $:uname -r是什么结果,没错,这个命令会获取当前内核的版本号,如“2.6.38.2”。
然后我们再查看"/lib/modules"目录下有哪些文件:

 

$:ls /lib/modules/
结果为:

 

2.6.38.2  2.6.38-8-generic
所以"/lib/modules/$(shell uname -r)/build"的意思已经很明确了,就是当前内核的源代码目录
  • PWD := $(shell pwd)
有了KERNELDIR的解释,相信这个也不多说了,就是获取当前目录了。总之在shell里,$(shell xxx)就是相当于在terminal中执行 xxx命令。
  • $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
这就是编译模块了:首先改变目录到-C选项指定的位置(即内核源代码目录),其中保存有内核的顶层makefile;M=选项让该makefile在构造modules目标之前返回到模块源代码目录;然后,modueles目标指向obj-m变量中设定的模块;在上面的例子中,我们将该变量设置成了hello.o。(—引自ldd3 P29)  

ps

在ldd3 P29页,讲到Makefile时,有一个这样的示例:

//Makefile很简单
obj-m := hello.o

但编译模块时,则使用以下命令:

$:make -C ~/kernel-2.6 M='pwd' modules

其中"~/kernel-2.6"为内核源代码树目录,要视自己放置位置而更改,故对应本机环境的命令是:

$:make -C /usr/src/linux-source-2.6.38 M=$PWD modules

最后效果和第一种方法完全一样!

现在,我们对比一下这两种方法可以知道,其实它们之间的唯一区别就是源码目录不一样,分别为"/lib/modules/$(shell uname -r)/build"和"/usr/src/linux-source-2.6.38/",但如果编译过内核就会知道,usr目录下那个源代码一般是我们自己下载后解压的,而lib目录下的则是在编译时自动copy过去的,两者的文件结构完全一样,故make效果完全一致就不足为怪了。

 Hello,kernel模块实例

在学习C语言的时候我们一开篇会学习hello,world的程序,我相信大家都觉得及其简单,以至于我重复写下面的程序,大家都觉得是多余的:
 

C++代码
  1. #include <stdio.h>   
  2. int main()   
  3. {   
  4.     printf(“hello,world/n”);   
  5.     return 0;   
  6. }  

请同学们思考两个问题:
 为什么我们必须写一个main()函数?内核的C程序需要main吗?

在这里#include <stdio.h>是为了让我们使用printf(), 实际上他们都是C语言库的函数,他们能够在内核程序中使用吗?

我们先回答这两个问题, C语言的应用程序必须要有一个main()函数,因为它是应用程序的入口,至于为什么非要是这样个入口,我们只有一个答案: 规定的,强制性的。C应用程序有应用程序的规定, 作为内核模块有内核模块的规定,所以我们在写内核模块框架的时候,记住这是规定就可以了。

至于第二个问题比较重要:应用程序可以调用C语言标准库的函数,而内核程序将是绝对不可以的,如果大家还记得我们说fopen,是依赖于open的系统调用,而系统调用是有内核导出的话,那么如果我们能够在内核程序中使用标准函数库,那么就转入了”到底是鸡生蛋,还是蛋生鸡”的怪圈。

下面的程序就是Linux内核模块的标准的框架(请大家在初次学习的时候看老师是如何写这段代码的)。

C++代码
  1. #include <linux/module.h>   
  2. #include <linux/init.h>   
  3. #include <linux/kernel.h>  //使用printk,需要包含此文件   
  4. MODULE_LICENSE(“Dual BSD/GPL”);   
  5. MODULE_AUTHOR(“stephanxu@eetek”);   
  6. MODULE_DESCRIPTION(“the first kernel module”)   
  7. static int __init hello_init(void)   
  8. {   
  9.     return 0;   
  10. }   
  11. static void __exit hello_exit(void)   
  12. {   
  13. }   
  14. module_init(hello_init);   
  15. module_exit(hello_exit);  

 

 

 

这就是一个hello内核模块的框架,如果我们要实现打印出hello,kernel, 我们只需要在修改hello_init为:
static int __init hello_init(void)
{
    printk(“hello,kernel/n”);
    return 0;
}
模块的框架包含下面四个部分:

(1)     模块在加载的时候需要执行的module_init(function),以及在module_init()中指定的function,模块在卸载的时候执行的module_exit(function)以及在module_exit()中定义的function.如果声明使用module_exit(),那么此模块将不具备动态卸载功能。

(2)     需要定义module_init()调用的初始化函数,以及在module_exit()中使用的清理函数。只有当初始化函数返回非负值(因为在内核中,负值表示操作失败),内核模块才能被正确的加载,否则模块加载失败。而清理函数返回void类型。一般情况下,初始化函数是在模块加载的时候用来申请资源,而清理函数是在模块卸载的时候用来释放资源,有点类似于C++中的constructor与deconstructor.

(3)     头文件, 对于内核模块来讲,必须要使用<linux/module.h>和<linux/init.h>。需要特别注意的是,这里面使用了<>来包含头文件,但很明显这两个头文件都不会是标准函数的头文件,因为,正如前面所说,内核模块不能引用标准函数库的函数。这里的头文件实际上来自于Linux的内核源代码路径下的$(KERNELSRC)/include目录。

(4)     由MODULE_XXX表示的相关内容,这些都是对当前内核模块的描述,虽然不是必须的,但是一般情况下,还是请你们填上几项,特别是模块的许可问题。 当然也让你有扬名立万的机会,同时你也该负有责任。你对模块有更详尽的描述将对你以后调试错误是有帮助的。Modinfo可以让你更快的识别模块,如果有需要,请参考LDD(<<Linux 设备驱动程序>>,以后均简称为LDD)中有关更多的MODULE_XXX的宏描述。

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标签(Tag):Linux linux驱动开发
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