hello world驱动显示

小鱼儿 2022-05-27 12:15 160阅读 0赞

前几篇博客中，我们实现了内核的移植，根文件系统的制作。  
到此，操作系统就可以跑起来了。我们可以来尝试第一个简单的**hello world**。

# 初步了解 #

内核了解，我们将Linux内核分成三大部分  
![Linux][]

## 用户空间 ##

用户空间之下是内核空间，Linux 内核正是位于这里。**C基础库**（如glibc、eglibc、uclinux等）也属于应用**程序空间**，它提供了连接内核的系统调用接口，还提供了在用户空间应用程序和内核之间进行转换的机制1。

## 系统调用接口 ##

**系统调用接口（SCI，System Call Interface）**，它实现了一些基本的功能，例如 open()、read()、write()、close()等。系统调用接口之下是内核代码，可以更精确地定义为独立于体系结构的内核代码。这些代码是 Linux 所支持的所有处理器体系结构所通用的。在这些代码之下是依赖于**体系结构**的代码，构成了通常称为 **BSP（Board Support Package）**的部分。这些代码用作给定体系结构的处理器和特定于平台的代码。

## 总览 操作系统原理 ##

*  系统调用接口
 *  进程管理
 *  内存管理
 *  文件系统
 *  网络管理
 *  设备管理（驱动程序）

# Linux内核编程简述 #

linux内核**模块化**组成，允许内核在运行时**动态地**向其中插入或从中删除代码。这些代码(包括相关的子线程、数据、函数入口和函数出口)被一并组合在一个单独的二进制镜像中，即所谓的可装载内核模块中，或简称为**模块**。

## 内核编程与用户空间编程不同点： ##

*  **并发问题** 内核一直处于繁忙状态，不会出现执行简简单单的代码程序。
 *  **Linux内核自定义函数** c基础库是在应用程序空间，需要自定义函数使用，如printk()函数。
 *  **堆栈小** linux内核堆栈小，自己的函数要共享这个堆栈，较大时，需要**动态分配**。
 *  **\_\_函数** **小心调用** 这样的函数一般是底层硬件接口，调用要小心。
 *  **区别正常操作系统** 一般程序，指针出错或者数组越界，系统一般不会死掉，但内核是发生的。
 *  **禁止浮点数运算**内核没必要进行浮点运算，加重负担。

# hello模块编写 #

## 创建目录 ##

[klaus@localhost fl2240maker]$ ls
    init+ker_fl2440  jffs+ker_fl2440  ker_fl2440  rootfs_fl2440  ubifs+ker_fl2440  x86_tools
    [klaus@localhost fl2240maker]$ mkdir driver
    [klaus@localhost fl2240maker]$ cd driver/
    [klaus@localhost driver]$

## 新建hello文件 ##

[klaus@localhost fl2240maker]$ cd driver/
    [klaus@localhost driver]$ vim kernel_hello.c
    [klaus@localhost driver]$ cat kernel_hello.c
    #include <linux/init.h>
    #include <linux/module.h>
    #include <linux/kernel.h>
    
    static __init int hello_init(void){
            printk(KERN_ALERT "Hello, LingYun IoT Studio!\n");
            return 0;
    }
    
    static __exit void hello_exit(void){
            printk(KERN_ALERT "Goodbye, I have found a good job!\n");
    }
    
    module_init(hello_init);
    module_exit(hello_exit);
    MODULE_DESCRIPTION("Linux Kernel hello module (C) LingYun IoT Studio");
    MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
    [klaus@localhost x86]$

## 编译调试 ##

[klaus@localhost driver]$ mkdir x86
    [klaus@localhost driver]$ cd x86/
    [klaus@localhost x86]$ ln -s ../kernel_hello.c [klaus@localhost x86]$ vim Makefile [klaus@localhost x86]$ cat Makefile KERNAL_DIR ?= /lib/modules/$(shell uname -r)/build
    PWD := $(shell pwd)
    obj-m := kernel_hello.o modules:
     $(MAKE) -C $(KERNAL_DIR) M=$(PWD) modules
     @make clear
    
    clear:
     @rm -f *.o *.cmd *.mod.c
     @rm -rf *~ core .depend .tmp_versions Module.symvers modules.order -f
     @rm -f .*ko.cmd .*.o.cmd .*.o.d
     @rm -f *.unsigned
    clean:
     @rm -f hello.ko
    [klaus@localhost x86]$ make
    make -C /lib/modules/2.6.32-696.el6.x86_64/build M=/home/klaus/fl2240maker/driver/x86 modules make[1]: Entering directory `/usr/src/kernels/2.6.32-696.el6.x86_64'
     CC [M] /home/klaus/fl2240maker/driver/x86/kernel_hello.o
     Building modules, stage 2.
     MODPOST 1 modules
     CC /home/klaus/fl2240maker/driver/x86/kernel_hello.mod.o
     LD [M] /home/klaus/fl2240maker/driver/x86/kernel_hello.ko.unsigned
     NO SIGN [M] /home/klaus/fl2240maker/driver/x86/kernel_hello.ko
    make[1]: Leaving directory `/usr/src/kernels/2.6.32-696.el6.x86_64'
    make[1]: Entering directory `/home/klaus/fl2240maker/driver/x86'
    make[1]: Leaving directory `/home/klaus/fl2240maker/driver/x86'
    [klaus@localhost x86]$

# ARM开发板上测试 #

ARM环境编译

[klaus@localhost driver]$ ls
    kernel_hello.c  x86
    [klaus@localhost driver]$ vim Makefile
    [klaus@localhost driver]$ cat Makefile
    LINUX_SRC = ${ shell pwd}/../linux/linux-3.0/
    CROSS_COMPILE=/opt/xtools/arm920t/bin/arm-linuxINST_PATH=/tftp
    PWD := $(shell pwd)
    EXTRA_CFLAGS+=-DMODULE
    obj-m += kernel_hello.o
    
    modules:
            @make -C $(LINUX_SRC) M=$(PWD) modules
            @make clear
    
    uninstall:
            rm -f ${ INST_PATH}/*.ko
    
    install: uninstall
            cp -af *.ko ${ INST_PATH}
    
    clear:
            @rm -f *.o *.cmd *.mod.c
            @rm -rf *~ core .depend .tmp_versions Module.symvers modules.order -f
            @rm -f .*ko.cmd .*.o.cmd .*.o.d
    
    clean: clear
            @rm -f *.ko
    [klaus@localhost driver]$ make
    make: *** /home/klaus/fl2240maker/driver/../linux/linux-3.0/: No such file or directory.  Stop.
    make: *** [modules] Error 2
    [klaus@localhost driver]$

## 文件生成 ##

[klaus@localhost fl2240maker]$ cp -r driver/* hello_initker/driver/ cp: cannot create regular file `hello_initker/driver/kernel_hello.c': Permission denied cp: cannot create regular file `hello_initker/driver/Makefile': Permission denied
    cp: cannot create directory `hello_initker/driver/x86': Permission denied
    [klaus@localhost fl2240maker]$ sudo cp -r driver/* hello_initker/driver/ [klaus@localhost fl2240maker]$ cd .. [klaus@localhost ~]$ cd fl2240maker/hello_initker/driver/
    [klaus@localhost driver]$ make
    make[1]: Entering directory `/home/klaus/fl2240maker/hello_initker/linux/linux-3.0'
    mkdir: cannot create directory `/home/klaus/fl2240maker/hello_initker/driver/.tmp_versions': Permission denied
     CC [M] /home/klaus/fl2240maker/hello_initker/driver/kernel_hello.o
    /home/klaus/fl2240maker/hello_initker/driver/kernel_hello.c:15: fatal error: opening dependency file /home/klaus/fl2240maker/hello_initker/driver/.kernel_hello.o.d: Permission denied
    compilation terminated.
    make[2]: *** [/home/klaus/fl2240maker/hello_initker/driver/kernel_hello.o] Error 1
    make[1]: *** [_module_/home/klaus/fl2240maker/hello_initker/driver] Error 2 make[1]: Leaving directory `/home/klaus/fl2240maker/hello_initker/linux/linux-3.0'
    make: *** [modules] Error 2
    [klaus@localhost driver]$ sudo make
    make[1]: Entering directory `/home/klaus/fl2240maker/hello_initker/linux/linux-3.0'
     CC [M] /home/klaus/fl2240maker/hello_initker/driver/kernel_hello.o
     Building modules, stage 2.
     MODPOST 1 modules
     CC /home/klaus/fl2240maker/hello_initker/driver/kernel_hello.mod.o
     LD [M] /home/klaus/fl2240maker/hello_initker/driver/kernel_hello.ko
    make[1]: Leaving directory `/home/klaus/fl2240maker/hello_initker/linux/linux-3.0'
    make[1]: Entering directory `/home/klaus/fl2240maker/hello_initker/driver'
    make[1]: Leaving directory `/home/klaus/fl2240maker/hello_initker/driver'
    [klaus@localhost driver]$

## 开发板上测试 ##

关闭防火墙，我们用tftp命令将文件下载到开发板上。

~ >: ifconfig eth0 192.168.10.112
    ~ >: ping 192.168.10.8
    PING 192.168.10.8 (192.168.10.8): 56 data bytes
    64 bytes from 192.168.10.8: seq=0 ttl=128 time=3.837 ms
    64 bytes from 192.168.10.8: seq=1 ttl=128 time=1.478 ms
    ^C
    --- 192.168.10.8 ping statistics ---
    2 packets transmitted, 2 packets received, 0% packet loss
    round-trip min/avg/max = 1.478/2.657/3.837 ms
    ~ >: tftp -gr kernel_hello.ko 192.168.10.8
    kernel_hello.ko      100% |*******************************| 21595   0:00:00 ETA
    ~ >: ls
    apps             info             media            stat
    bin              init             mnt              sys
    data             kernel_hello.ko  opt              tmp
    dev              lib              proc             usr
    etc              linuxrc          root             var
    home             logs             sbin
    ~ >: lsmod
    ~ >:  insmod kernel_hello.ko
    kernel_hello: module license 'unspecified' taints kernel.
    Disabling lock debugging due to kernel taint
    Hello, LingYun IoT Studio!
    ~ >: insmod kernel_hello.ko
    insmod: can't insert 'kernel_hello.ko': File exists ~ >: lsmod kernel_hello 561 0 - Live 0xbf000000 (P) ~ >: rmmod kernel_hello Goodbye, I have found a good job! ~ >: insmod kernel_hello.ko Hello, LingYun IoT Studio! ~ >: lsmod kernel_hello 561 0 - Live 0xbf008000 (P) ~ >: rmmod kernel_hello Goodbye, I have found a good job! ~ >:

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1.  这点非常重要，因为内核和用户空间的应用程序使用的是不同的保护地址空间。每个用户空间的进程都使用自己的虚拟地址空间，而内核则占用单独的地址空间 ↩

[Linux]: /images/20220527/c332400d695a4ee184ec1fd8945c85f8.png