RK3588 Linux实例应用（3）——将驱动编译进内核以及将驱动编译成模块
将驱动编译进内核以及将驱动编译成模块
- 一、编写驱动
- 1.1 驱动构成
- 1.2 代码编写
- 二、将驱动编译成模块
- 2.1 .ko文件的生成
- 2.2 驱动模块发送到开发板
- 2.3 加载驱动模块
- 2.3.1 insmod （不用这个）
- 2.3.2 modprobe
- 2.4 卸载驱动模块
- 2.5 查看模块信息命令
- 2.5.1 lsmod（看的是开发板）
- 2.5.2 cat（看的是开发板）
- 2.5.3 modinfo（看的是虚拟机）
- 三、将驱动编译进内核
- 3.1 图形化配置界面操作（介绍）
- 3.2 menuconfig（进图形化配置界面）（介绍）
- 3.3 图形化配置界面的有关文件（介绍）
- 3.3.1 Kconfig
- 3.3.2 Makefile
- 3.3.3 config文件与.config文件
- 3.4 将驱动编译进内核（实操）
- 3.4.1 修改或创建工程所使用的Kconfig文件
- 3.4.2 修改上一级Kconfig文件
- 3.4.3 回到内核源码目录进界面检查是否加好
- 3.4.4 将工程的.c放进来
- 3.4.5 创建编译进内核的Makefile
- 3.4.6 修改上一级Makefile文件
- 3.4.7 编译
- 3.4 烧录验证（实操）
一、编写驱动
驱动的2种编译方法必须全部掌握，在此之前我们要先写个驱动才行。
1.1 驱动构成
一个简单的Linux驱动主要由以下几部分构成：
（1) 头文件（必须有）
#include （2）驱动加载函数（必须有）
当加载驱动的时候，驱动加载函数会自动被内核执行。
/* 驱动入口函数 */
static int __init xxx_init(void)
{
/* 入口函数具体内容 */
return 0;
}
//加载函数，驱动加载的时候执行的这个，
//这个执行的时候就是执行里面的驱动入口函数
module_init(xxx_init);
（3）驱动卸载函数（必须有）
当卸载驱动的时候，驱动卸载函数会自动被内核执行。
/* 驱动出口函数 */
static void __exit xxx_exit(void)
{
/* 出口函数具体内容 */
}
//卸载函数，驱动卸载的时候执行的这个，
//这个执行的时候就是执行里面的驱动出口函数
module_exit(xxx_exit);
（4）许可证声明（必须有）
Linux内核是开源的，遵守GPL协议，驱动在加载的时候也要遵守相关的协议，可以接收的 License 有 “GPL”、“GPL v2”、“GPL and additional rights”、“Dual BSD/GPL”、“Dual MIT/GPL”、“DuaI MPL/GPL”。原子哥用的是 “GPL”。
MODULE_LICENSE("GPL");
（5）模块参数（可选）
模块参数是模块被加载的时候传递给内核模块的值。
（6）作者和版本信息（可选）
声明驱动的作者和代码的版本信息。
MODULE_AUTHOR("alientek");
MODULE_VERSION("V1.0");
1.2 代码编写
原子哥直接讲字符设备（这玩意涉及注册和注销，我现在先搞个简单的），这个我后面以实用为主按照项目的形式总结，原子哥讲太细了，我后续直接把东西串起来做驱动，现在我这里搞一个hello工程。
helloworld.c
#include 二、将驱动编译成模块
2.1 .ko文件的生成
上面我们的 .c 已经准备好了，接下来我们把它编译成内核模块。
内核模块是Linux系统中一个特殊的机制，可以将一些使用频率很少或者暂时不用的功能编译成内核模块，在需要的时候在动态加载到内核里面。
使用内核模块可以减小内核的体积，加快启动速度。并且可以在系统运行的时候插入或者卸载驱动，无需重启系统。内核模块的后缀是.ko
Makefile（里面路径记得改，我路径不一样）
#在Linux源码的顶层目录下，有一个Makefile文件，这个Makefile文件控制着Linux的编译流程。也叫做顶层Makefile文件。
#在顶层Makefi1e中有ARCH和CROSS COMPILE变量。如果我们在顶层Makefile中固定了这俩个变量的值，就不用在编译ko文件的时候再次设置。
#如下4412的内核源码的顶层Makefile中就固定了这俩个变量的值。
export CROSS_COMPILE=/home/bjp/rk3588/sdk/prebuilts/gcc/linux-x86/aarch64/gcc-arm-10.3-2021.07-x86_64-aarch64-none-linux-gnu/bin/aarch64-none-linux-gnu-
KERNELDIR := /home/bjp/rk3588/sdk/kernel
CURRENT_PATH := $(shell pwd)
#表示把目标文件helloworld.o作为模块进行编译。obj就是obiect的缩写，-m表示编译成模块。
obj-m := helloworld.o
build: kernel_modules
kernel_modules:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules
#进到KERNELDIR目录，使用CURRENT_PATH路径下源码和Makefile文件编译驱动模块
clean:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean
我的内核路径：
Makefile 编写好以后输入命令编译驱动模块：
make ARCH=arm64 //ARCH=arm64 必须指定，否则编译会失败
编译成功以后就会生成一个叫做 helloworld.ko 的文件，此文件就是驱动模块。至此，驱动就编译成功。
2.2 驱动模块发送到开发板
ADB连接虚拟机
复位开发板，一直到下面这个刷出来，有时候必须主页面鼠标点到虚拟机里面才刷出来。
在虚拟机输入指令：
adb push helloworld.ko /lib/modules/5.10.160
开发板已经有了
2.3 加载驱动模块
加载模块有2个指令
insmod helloworld.ko
modprobe helloworld.ko
2.3.1 insmod （不用这个）
insmod 命令不能解决模块的依赖关系，比如 drv.ko 依赖 first.ko 这个模块，就必须先使用
insmod 命令加载 first.ko 这个模块，然后再加载 drv.ko 这个模块。但是 modprobe 就不会存在
这个问题，modprobe 会分析模块的依赖关系，然后会将所有的依赖模块都加载到内核中，因
此 modprobe 命令相比 insmod 要智能一些。
2.3.2 modprobe
modprobe 命令会在“/lib/modules/5.10.160”目录下解析 modules.dep 文件，modules.dep 文
件里面保存了要加载的.ko 模块，我们不用手动创建 modules.dep 这个文件，直接输入 depmod
命令即可自动生成 modules.dep，输入“depmod”命令以后会自动生成 modules.alias、modules.symbols 和 modules.dep 等等一些 modprobe 所需的文件。先执行指令：
depmod
上图出现了两个 WARNING 警告，我们可以从内核源码下拷贝 modules.order 和modules.builtin 两个文件到此目录下
adb push modules.order modules.builtin /lib/modules/5.10.160
重新启动开发板，使用 modprobe 加载 helloworld.ko，结果如下图所示：
depmod
modprobe helloworld
注意：用 modprobe 这个命令加载模块不用加‘.ko’，加了的话可能报错误，所以建议大家在使用 modprobe 命令加载驱动模块的时候不用加模块名字后面的“.ko”后缀。
2.4 卸载驱动模块
不要这个驱动就卸载
rmmod helloworld
2.5 查看模块信息命令
2.5.1 lsmod（看的是开发板）
lsmod
列出已经载入Linux的内核模块
2.5.2 cat（看的是开发板）
cat /proc/devices
cat /proc/modules
查看设备是否加载，查看模块是否加载
2.5.3 modinfo（看的是虚拟机）
modinfo helloworld.ko
查看内核模块信息
三、将驱动编译进内核
这个就是直接编译到你的Linux内核里面了，内核里面的东西越多，启动就越慢，就和电脑一个道理。我们前面的 .ko 只是方便调试，最终肯定要把驱动放进内核，总不能让用户去不停的加载卸载吧。
3.1 图形化配置界面操作（介绍）
- 移动
使用键盘的上,下,左,右按键可以移动光标。 - 搜索功能
输入“/"即可弹出搜索界面，然后输入我们要搜索的内容即可。 - 配置驱动选项状态操作
驱动状态:
（1）把驱动编译成模块，用M来表示
（2）把驱动编译到内核里面，用*来表示
（3）不编译
使用“空格"按键来配置这三种不同的状态。 - 返回上一级
按2下ESC
选项的状态有[],<>,()三种表示状态，其中[]表示有2种状态，只能设置成选中或者不选中，<>表示有三种状态，可以设置成选中，不选中，和编译成模块。()表示用来存放字符串或者16进制数。
3.2 menuconfig（进图形化配置界面）（介绍）
首先要进到SDK下面kernel里面打开界面（注意打开的界面不一样，输入的命令也不一样，具体看原子哥的书）：
make ARCH=arm64 rockchip_linux_defconfig //加载配置文件
make ARCH=arm64 menuconfig //打开图形化配置界面
用户可自行对 Linux 内核进行配置，配置完成后，光标切换到save 按回车，可执行如下命令保存配置：
make ARCH=arm64 savedefconfig
cp defconfig arch/arm64/configs/rockchip_linux_defconfig
保存配置后，执行如下命令编译内核：
cd ../ && ./build.sh kernel // 回到 SDK 根目录下，调用 build.sh 脚本编译内核
3.3 图形化配置界面的有关文件（介绍）
3.3.1 Kconfig
Kconfig文件是图形化配置界面的源文件，图形化配置界面中的选项由Kconfig文件决定。当我们执行命令make menuconfig命令的时候，内核的配置工具会读取内核源码目求下的arch/xxx/Kconfig。xxx是命令export ARCH=arm中的ARCH的值。然后生成对应的配置界面供开发者使用。
语法介绍：
- 标题
mainmenu用来设置主菜单的标题。
举例:
mainmenu "Linux/$(ARCH) $(KERNELVERSION) Kernel Configuration"
对于下图来说，$(ARCH)的值就是ARM64, $(KERNELVERSION)的值就是5.10.160
- 菜单结构
可以用menu/endmenu来生成菜单，menu是菜单开始的标志，endmenu是菜单结束的标志。这俩个是成对出现的。
如下描述的就是一个名字叫ARMv8.2 architectural features的菜单
menu "ARMv8.2 architectural features"
config ARM64_UAO
.....
endmenu
- 配置选项
使用关键字config来定义一个新的选项。每个选项都必须指定类型，类型包括bool,tristate，string，hex，int。
最常见的是bool，tristate，string这三个。
bool类型有俩种值:y和n,
tristat有三种值:y、m和n。
string为字符串类型
help表示帮助信息，当我们在图形化界面按下h按键，弹出来的就是help的内容。
举例:
config ARM64_UAO
bool "Enable support for User Access Override (UAO)"
default y
help
User Access Override (UAO; part of the ARMv8.2 Extensions)
causes the 'unprivileged' variant of the load/store instructions to
be overridden to be privileged.
This option changes get_user() and friends to use the 'unprivileged'
variant of the load/store instructions. This ensures that user-space
really did have access to the supplied memory. When addr_limit is
set to kernel memory the UAO bit will be set, allowing privileged
access to kernel memory.
Choosing this option will cause copy_to_user() et al to use user-space
memory permissions.
The feature is detected at runtime, the kernel will use the
regular load/store instructions if the cpu does not implement the
feature.
- 依赖关系
Kconfig中的依赖关系可以用depends on和select。
直接举例说明:
depends on表示直接依赖关系:
config A
depends on B
表示选项A依赖选项B，只有当B选项被选中时，A选项才可以被选中。
select表示反向依赖关系:
config A
select B
在A选项被选中的情况下，B选项自动被选中。
- 可选择项
使用choice和endchoice定义可选择项。
直接举例说明:
choice
bool "a"
config b
boot b1
config c
boot c1
...
endchoice
- 注释
Kconfig中使用comment用于注释，不过此注释非彼注释，这个注释是在图形化界面中显示一行注释。
举例:
confg TEST_CONFIG
bool "test"
default y
help
just test
comment "just test"
- source
用于读取另一个Kconfig，就相当于include
source "arch/arm64/Kconfig.platforms"
这就是读取arch/arm64/Kconfig.platforms文件
3.3.2 Makefile
Makefile文件里面包含了编译规则，告诉我们要如何编译Linux。
3.3.3 config文件与.config文件
config文件和.config文件都是Linux内核的配置文件，config文件位于Linux内核源码的arch/$(ARCH)/configs目录下，是Linux系统默认的配置文件。.config文件位于Linux内核源码的顶层目录下，编译linux内核时会使用.config文件里面的配置来编译内核镜像。
若.config存在，make menuconfig界面的默认配置即当前.config文件的配置，若修改了图形化配置界面的设置并保存，则.config文件会被更新
若.config文件不存在，make menuconfig界面的默认配置则为Kconfig文件中的默认配置。
使用命令make xxx defconfig命令会根据arch/$(ARCH)/configs目录下默认文件生成.config文件。
所以上面的指令就是用rockchip_linux_defconfig在内核路径下生成了.config文件。
3.4 将驱动编译进内核（实操）
3.4.1 修改或创建工程所使用的Kconfig文件
- 打开Kconfig文件
先找要修改的Kconfig对应目录，我们这个就是个打印，所以我把这个驱动放到字符设备下面，目录如下：
- 增加配置选项
config helloworld
bool "helloworld support"
default y
help
helloworld
config helloworld：增加一个配置选项
bool：有2种状态
“helloworld support”：选项的名字
default y：默认选中
help：帮助的信息helloworld
3.4.2 修改上一级Kconfig文件
改好了本工程的Kconfig，我们需要修改上一级的Kconfig，让上一级的文件包含我们创建的工程Kconfig
source "drivers/char/helloworld/Kconfig"
3.4.3 回到内核源码目录进界面检查是否加好
别找错位置，不在上面的Kernel Features，在最下面的Device Drivers，然后进Character devices，就能看到了（如果你是别的平台，不知道位置，那就用上面的搜索功能，怎么在图形化界面所搜，前面就写了）
3.4.4 将工程的.c放进来
3.4.5 创建编译进内核的Makefile
touch Makefile
Makefile思路：我们想让图形化界面来控制我们的驱动编译到内核与否，所以我们的Makefile要和我们的图形化界面产生联系，这个图形化界面前面介绍了，它的配置最终保存到.config里面，我们在kernel打开的界面，我们看kernel下面的.config（打开文件直接搜索，.config是灰的，就是这个文件是隐藏文件，所以还是VS方便）
可以看到.config里面用的CONFIG_helloworld这个东西，那我们需要把他当成一个变量设置到我们的Makefile里面。
Makefile如下（没错，就这么一句话）：
obj-$(CONFIG_helloworld) := helloworld.o
3.4.6 修改上一级Makefile文件
一样的，我们需要修改上一级的Makefile，让上一级的文件包含我们创建的工程Makefile
Makefile如下（没错，就加这么一句话）：
obj-y += helloworld/
这里直接obj-y，直接默认就要编译进去，后面跟一个helloworld/指明是目录里面的东西。（看下面的图，他们也是这么写，不过有很多编译的项，都放在这个Makefile了，我建议还是分清一点比较好，好改好移植）
到这里就全改好了！！
3.4.7 编译
这里要先换一下.config，我们刚才进界面的时候会生成.config的，如果你下一个驱动编译的时候保存了，那我们刚才改的配置就被刷掉了。
cp .config arch/arm64/configs/rockchip_linux_defconfig
接下来开始编译
./build.sh kernel // 回到 SDK 根目录下，调用 build.sh 脚本编译内核
3.4 烧录验证（实操）
东西在这，kernel下面也有。
单独烧录boot.img就行
我板子有程序，我直接进Loader
这里全部替换一下，我直接用的系统出场的cfg
在板子里面看一下，我们知道我的驱动被加载的时候会打印一个helloworld，我们看下有没有好了
dmesg | grep "hello"
