【北京迅为】《i.MX8MM嵌入式Linux开发指南》-第三篇 嵌入式Linux驱动开发篇-第三十八章 驱动模块编译进内核
i.MX8MM处理器采用了先进的14LPCFinFET工艺,提供更快的速度和更高的电源效率;四核Cortex-A53,单核Cortex-M4,多达五个内核 ,主频高达1.8GHz,2G DDR4内存、8G EMMC存储。千兆工业级以太网、MIPI-DSI、USB HOST、WIFI/BT、4G模块、CAN、RS485等接口一应俱全。H264、VP8视频硬编码,H.264、H.265、VP8、VP9视频硬解码,并提供相关历程,支持8路PDM接口、5路SAI接口、2路Speaker。系统支持Android9.0(支持获取root限)Linux4.14.78+Qt5.10.1、Yocto、Ubuntu20、Debian9系统。适用于智能充电桩,物联网,工业控制,医疗,智能交通等,可用于任何通用工业和物联网应用、
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第三十八章 驱动模块编译进内核
本章导读
由于Linux驱动编程的本质属于Linux内核编程,因此我们有必要熟悉Linux内核的编译及加载。Linux设备驱动会以直接编译到内核源码中,因此,学会linux内核的编译及加载是学习Linux设备驱动的先决条件。
38.1章节讲解了如何图形化配置内核
38.2章节讲解了以helloworld驱动为例,将其编译进内核源码。
本章内容对应视频讲解链接(在线观看):
make menuconfig图形化配置 → https://www.bilibili.com/video/BV1Vy4y1B7ta?p=7
Linux下把驱动编译进内核 → https://www.bilibili.com/video/BV1Vy4y1B7ta?p=8
38.1 图形化配置内核
Linux 内核可以通过输入“make menuconfig”来打开图形化配置界面, menuconfig是一套图形化的配置工具,需要 ncurses 库支持。 ncurses 库提供了一系列的 API 函数供调用者生成基于文本的图形界面,因此需要先在 Ubuntu 中安装 ncurses 库,命令如下:
sudo apt-get install build-essential
sudo apt-get install libncurses5-dev
Linux驱动开发者需要牢固地掌握Linux内核的编译方法,为嵌入式系统构建可运行的Linux操作系统
映像。在编译内核时,需要配置内核,可以使用下面命令中的一个:
#make config (基于文本的最为传统的配置界面,不推荐使用)
#make menuconfig (基于文本菜单的配置界面)
#make xconfig (要求 QT 被安装)
#make gconfig (要求 GTK+ 被安装)
在这四种方式中,最推荐的是make menuconfig,它不依赖于QT或GTK+,且非常直观。在i.mx8mm内核源码运行如下命令,即可打开这个界面。特别要注意的是,因为之前编译源码设置了环境变量,所以在内核makemenuconfig的时候要新打开一个会话窗口,再输入以下命令:
make ARCH=arm64 menuconfig
打开后界面如下图所示,在这个界面我们可以配置一些驱动的选项,比如说对系统进行裁剪。
内核配置包含的条目相当多,arch/arm64/configs/xxx_defconfig文件包含了许多电路板的默认配置,默认配置文件相当于这个饭店的特色菜。只需要运行以下命令就可以为xxx开发板配置内核。
make ARCH=arm64 xxx_defconfig
如下图所示,.config - Linux/arm64 4.14.78 Kernel Configuration说明已经配置好为arm64平台。
Linux内核的配置系统由以下3个部分组成。
- Makefile:分布在Linux内核源代码中,定义Linux内核的编译规则。
- 配置文件(Kconfig):给用户提供配置选择的功能。
- 配置工具:包括配置命令解释器(对配置脚本中使用的配置命令进行解释)和配置用户界面(提供
字符界面和图形界面)。这些配置工具使用的都是脚本语言,如用Tcl/TK、Perl等。
使用make menuconfig等命令后,会生成一个.config配置文件,记录哪些部分被编译入内核、哪些部分被编译为内核模块。当我们make menuconfig保存退出以后,Linux会将所有的配置选项以宏定义的形式保存在include/generated/下面的autoconf.h里面。
menuconfig的使用方式,主要是:
上下键 | 选择不同的行,即移动到不同的(每一行的)选项上 |
空格键 | 用于在选择该选项,取消选择该选项之间来回切换 |
选择该(行所在的)选项 | 则对应的该选项前面就变成了 [ * ],表示被选中了。 把驱动编译编译成模块,用M来表示。 把驱动编译到内核里面,用*来表示。 |
取消该选项 | 则对应的该选项变成了只有一个中括号,里面是空的,即:[ ] |
左右键 | 用于在Select/Exit/Help之前切换 |
回车键 | 左右键切换到了某个键上,此时回车键,就执行相应的动作 |
Select | 此时一般都是所在(的行的)选项,后面有三个短横线加上一个右箭头,即 —>,表示此项下面还有子选项,即进入子菜单 |
Exit | 直接退出当前的配置。所以,当你更改了一些配置,但是又没有去保存,此时一般都会询问你是否要保存当前(已修改后的最新的)配置,然后再退出。 |
Help | 针对你当前所在某个(行的)选项,查看其帮助信息。一般来说,其帮助信息,都包含针对该选项的很详细的解释。换句话说:如果你对某个选项的功能,不是很清楚,那么就应该认真仔细的去看看其Help,往往都会找到详细解释,以便你更加了解此配置的含义。另外一般也会写出,此选项所对应的宏。该宏,就是写出到配置文件中的那个宏,对于写makefile的人来说,往往也是利用此相关的宏,在makefile中,实现对应的不同的控制。 |
快捷键快速跳转到对应的选项 | menuconfig中的每一行的选项,都有一个用特殊颜色标记出来的字母,很明显,此字母,就是该行的快捷字母。注意:此类快捷字母,一般都是大写的,且是大小写区分的。 |
/ 键 | 输入“/”即可弹出搜索界面,然后输入我们想要搜索的内容即可。 |
在Linux内核中增加驱动程序需要完成以下3项工作。
- 将编写的源代码复制到Linux内核源代码的相应目录中。
- 在目录的Kconfig文件中增加关于新源代码对应项目的编译配置选项。
- 在目录的Makefile文件中增加对新源代码的编译条目。
Makefile 里面是编译规则,告诉我们在make的时候要怎么编译,相当于怎么做饭。
Kconfig 内核配置的选项 ,相当于我们去饭店吃饭时服务员给的菜单
.config 配置完内核以后生成的配置选项,相当于我们点完的菜。
38.2 内核中编译驱动
本章节我们来学习如何把驱动编译进内核,第38.1章已经学习了make menuconfig的图形化配置,那么有关menuconfig的几个配置文件之间的关系已经讲清楚了,本章节我们来讲解把38.3章节的helloworld驱动编译到内核,之前37.1章节是编译helloworld为模块,然后insmod加载进去模块。那么我们怎么把驱动编译到内核里面呢?通过38.1章节make menuconfig的学习,我们有了一个基础的认识,在Linux内核中增加驱动程序需要驱动源码,Kconfig和Makefile文件。Kconfig相当于菜单,我们要把驱动编译到内核,要先改Kconfig,然后我们要把驱动添加到菜单里面,添加好了之后,我们才可以通过make menuconfig图形化配置来修改我们的.config。
首先我们来看Kconfig里面的一个例子
source “drivers/redled/Kconfig”
config LED__4412
tristate “Led Support for GPIO Led”
depends on LEDS_CLASS
help
This option enable support for led
1.source “drivers/redled/Kconfig”,他会包含drivers/redled/这个路径下的驱动文件,方便我们对菜单进行管理
2.config LED__4412配置选项的名称
3.tristate 表示的驱动的状态,三种状态是把驱动编译成模块,把驱动编译到内核,不编译。与之对应的还有bool 分别是编译到内核,不编译
4 “Led Support for GPIO Led”make menuconfig显示的名字
5 A depends on B表示只有在选择B的时候才可以选择A
比如我想直接去掉LED相关的驱动,我们直接改.config文件可以吗?可以,但是不推荐。如果有依赖的话,直接修改.config是不成功的。
6.select 反向依赖,该选项被选中时,后面的定义也会被选中。
7.help This option enable support for led 帮助信息
我们先利用一个简单的实例,引导读者对其建立对具初步的认识。以i.MX8MM开发板为例,我们把36.3章节的helloworld编译进内核,我们进入到i.MX8MM开发板的内核目录下,(这里的路径大家依据自己源码所在ubuntu实际路径为准),如下图所示:
输入以下命令进入到drivers/char目录下
cd drivers/char
然后输入以下命令建立hello文件夹,并进入hello文件夹。
mkdir hello
cd hello
将我们上次编写的驱动文件helloworld.c拷贝到刚刚创建的文件夹下面,然后写一个Kconfig文件。我们输入以下命令创建Kconfig文件
touch Kconfig
我们输入“vim Kconfig”命令编辑Kconfig,Kconfig写入以下内容:
config HELLO
tristate "hello world"
help
hello hello
我们输入以下命令创建Makefile文件
touch Makefile
我们输入“vim Makefile”,Makefile写入以下内容
obj-$(CONFIG_HELLO)+=helloworld.o
驱动文件,Kconfig,Makefile准备完毕。下一步我们要把它包含进去,我们修改上一级目录的Makefile和Kconfig,也就是drivers/char目录下,如下图所示:
Makefile添加如下图所示的内容
obj-y += hello/
Kconfig添加如下图所示内容:
source "drivers/char/hello/Kconfig"
上面我们已经写好helloworld驱动,接下来我们需要使用makemenuconfig在内核中配置上helloworld驱动。依次输入以下命令:
export ARCH=arm64
make defconfig //i.MX8MM内核默认的配置文件是/home/topeet/linux/linux-imx/arch/arm64/configs/defconfig
make menuconfig
然后我们依次选择,如下所示,选中helloworld驱动。
Device Drivers --->
Character devices --->
<*> hello world
然后光标移动到save,保存配置,如下图所示:
保存到/home/topeet/linux/linux-imx/arch/arm64/configs/defconfig,如下所示:
然后点击ok,退出配置界面。配置完便可以编译源码了,如下图所示。注意编译源码要再打开一个新窗口,不能和makemenuconfig使用同一个窗口编译。
编译完成后我们检验编写好的驱动是否编译进内核源码,有两种方法
第一种方法查看编写的驱动是否被编译成.o文件
如下图所示:
编译完成后我们检验编写好的驱动是否编译进内核源码,有两种方法
第一种方法查看编写的驱动是否被编译成.o文件
如下图所示:
在编译过程中,也会看到helloworld编译成功了,如下图所示:
第二种方法直接烧写镜像看系统启动的打印信息有没有打印hello world
烧写镜像请参考i.MX8MM开发板使用手册烧写yocto镜像章节,镜像烧写完毕,开发板启动,查看打印内核信息。如下图所示,我们在打印日志里面搜索“hello world”。
如果可以找到,将驱动编译进内核已经成功了。