【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。