Linux裝置驅動基礎程式設計

核心功能模組：程序排程，記憶體管理（mmu，分配程序記憶體），檔案系統管理（如：支援的檔案系統格式），裝置驅動（硬體驅動由核心來統一管理），網路協議棧。

模組機制：
靜態載入：把驅動模組編進核心，在核心啟動時自動載入。
動態載入：把驅動模組編為.ko檔案，在核心啟動後，需要用時手動載入。

核心驅動標頭檔案中所定義有關的巨集：

#define __init      __section(.init.text)
#define __initdata  __section(.init.data)
#define __section(S) __attribute__ ((__section__(#S)))
 

//段".init*"其實就是表示只要初始化後不會再使用，核心可以把這段裡的空間回收使用

#define __exitdata  __section(.exit.data)
#define __exit      __section(.exit.text)
//段".exit*"應是用於集中管理只有驅動模組解除安裝時才會觸發呼叫的資源，防止被誤呼叫

char __initdata buf[] = "hello world";//表示此字元陣列在驅動初始化後可以回收空間

#define module_init(initfn)                                         \
 

            static inline initcall_t __inittest(void)               \
            { return initfn; }                                      \
            int init_module(void) __attribute__((alias(#initfn)));
//module_init這個巨集其實就是把我們的初始化函式名多加個別名("init_module")
//module_exit巨集用於把解除安裝函式多加個別名("cleanup_module") //module_exit具體的巨集定義沒列出來
 

//linux核心2.4版本時，裝置驅動模組的初始化函式名必須是"init_module"，解除安裝函式名必須是"cleanup_module"。
//現在我們寫驅動模組，初始化函式和解除安裝函式名可以隨便命名，但其實核心裡還是沒變。

簡單的事例程式碼（xxx.c）（xxx為具體的.c檔名）：

#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>

//__init為了把test_init的函式程式碼放入統一的初始化段裡，當核心把驅動初始化完後，自動釋放此函式的程式碼指令空間
static int __init test_init(void)
{
    printk("This is the test init function\n");//printk為核心預設的列印函式
    return 0;//返回0表示成功，返回負數退出載入模組，返回正數，會有警告但還是會載入
}

//__exit為了指定此函式只在驅動解除安裝時使用，用完後自動釋放
static void __exit test_exit(void)
{
    printk("This is the test exit function\n");
}

module_init(test_init);//指定test_init為模組初始化函式
module_exit(test_exit);//指定test_exit為模組退出時執行的解除安裝函式

MODULE_LICENSE("GPL");//指定所支援的協議
MODULE_AUTHOR("作者");
MODULE_DESCRIPTION("描述");
MODULE_VERSION("版本");

編譯驅動模組，需要呼叫核心原始碼目錄裡的Makefile。
在程式碼目錄下建立一個Makefile檔案來指定編譯目標。

Makefile檔案內容：

obj-m += xxx.o

KSRC := /目錄路徑/orangepi_sdk/source/linux-3.4.112/
export ARCH := arm
export CROSS_COMPILE := arm-linux-gnueabihf-

all:
    make -C $(KSRC) modules M=`pwd` 

.PHONY : clean
clean:
    make -C $(KSRC) modules clean M=`pwd`

編譯完成後會生成xxx.ko檔案，可以將其載入到驅動中（相當於執行該檔案）：

insmod xxx.ko   //載入驅動模組
rmmod  xxx     //解除安裝驅動模組

檢視驅動模組資訊：

modinfo xxx.ko  //檢視模組的資訊
cat /proc/modules   //檢視當前系統的動態載入模組（相當於lsmod）
    如：xxx 1768 0 - Live 0xbf03c000
    （模組名 使用的記憶體大小 正在被呼叫次數 - 有效 模組所在的記憶體地址） 
ls /sys/module  //檢視系統裡現有的驅動模組（包括動靜態驅動模組）

因為printk的輸出級別問題，如果不進行設定，我們是看不到輸出的。
我們可以通過以下命令來檢視驅動輸出的訊息：

cat /var/log/messages
tail /var/log/messages
dmesg | tail

printk的輸出級別控制：

#include <linux/kernel.h>
#define KERN_EMERG  "<0>"   /* system is unusable */
#define KERN_ALERT  "<1>"   /* action must be taken immediately */
#define KERN_CRIT   "<2>"   /* critical conditions */
#define KERN_ERR    "<3>"   /* error conditions */
#define KERN_WARNING    "<4>"   /* warning conditions */
#define KERN_NOTICE "<5>"   /* normal but significant condition */
#define KERN_INFO   "<6>"   /* informational */
#define KERN_DEBUG  "<7>"   /* debug-level messages */

//預設的級別為13: "<d>"        
#define KERN_DEFAULT    "<d>"

使用：printk(KERN_INFO”內容”);//相當於：printk(“<6>kskdlfj”);//指定輸出級別為6

cat /proc/sys/kernel/printk //檢視當前核心的輸出級別
    7       7       1       7
    7: console_loglevel 
    7: default_message_loglevel 
    1: minimum_console_loglevel
    7: default_console_loglevel
    當printk函式使用的級別小於當前console_loglevel級別時， 則可以輸出， 否則不輸出

echo "8 4" > /proc/sys/kernel/printk  //修改級別輸出  
//輸出級別只要小於8就可以輸出（否則會看不到輸出，要通過檢視驅動資訊才能看到），預設級別為4（即不指定級別時使用此級別）

程式碼裡用於除錯輸出的巨集：

#ifdef DEBUG
    #define TS_DEBUG(fmt,args...)   do { printk(fmt, ##args); } while (0)
#else
    #define TS_DEBUG(fmt,args...)   do { } while (0)
#endif

用法：

TS_DEBUG("hello\n");
TS_DEBUG("%d, %d\n", num , num2);