linux内核驱动开发 学会哪些（linux内核驱动模型详解）



概要：本文内容包含Linux源码树结构分析、Linux
Makefile分析、Kconfig文件分析、Linux内核配置选项分析。这些知识是为了理解内核文件的组织形式，为具体移植内核做知识准备。

对Linux源码树下个子目录内包含的内容进行列表罗列：

1. arch：体系结构相关的代码，每一个子目录代表一种架构
2. block：块设备的通用函数
3. crypot：常用加密和散列算法、压缩和CRC校核算法
4. fs：Linux支持的文件系统，每一个子目录代表一种文件系统
5. include：内核头文件：基本头文件（include/linux ）、驱动或功能部件头文件（例：include/mtd
   )、体系相关头文件（linux/asm-arm )
   
   
6. driver：所有的驱动程序，每一个子目录代表一类驱动程序
7. init：内核的初始化程序，其中main.c中的start_kernel函数是内核引导后执行的第一个函数
8. ipc：进程间通信代码
9. kernel：内核管理的核心代码，与体系相关的代码在/arch/$(ARCH)/kernel
10. lib：内核用到的库函数，与处理器相关的库函数位于/arch/$(ARCH)/lib
11. mm：内存管理代码，与处理器体系相关的位于/arch/$(ARCH)/mm
12. net：与网络相关的代码，每一个子目录对应于网络的一个方面
13. security：安全、密钥相关的代码
14. sound：音频相关的驱动程序
15. usr:用来制作一个压缩的cpio归档文件：initrd的镜像，它可以作为内核启动后挂载的第一个文件系统
16. script:用于配置、编译内核的脚本文件
17. Documet:内核文档

主要从三个方面讲解：编译哪些文件、如何编译文件、如何连接文件

(1)Linux Makefile的分类

1. 顶层Makefile：总体上控制着内核的编译 arch/$(ARCH)
2. /Makefile：决定哪些和体系相关的代码参加编译
3. .config：配置文件，内核配置时产生，所有的Makefile都根据这个文件编译内核（包括顶层的和各分成的Makefile）
4. scripts/Makefile.*：Makefile公用的通用规则、脚本等。
5. */Makefile：负责该目录下文件的编译

(2)编译哪些文件

顶层Makefile决定哪些目录中的文件将编译进内核

顶层Makefile将13个子目录分成5个部分：init-y、drivers-y、net-y、libs-y、core-y

顶层通过下列语句包含和体系架构有关的Makefile。仔细观察可以看到/arch子目录的根目录下是没有Makefile文件的，而其它各子目录都是有Makefile。

所以在编译内核之前先要确定ARCH

默认的ARCH不是我们需要的，所以要进行修改

$(SRCARCH)/Makefile对内核的内容进行了扩充

可以看到一个新元素head-y,它还有一个特殊的地方，它是直接对应着两个文件，而不是目录。之所以分成两个是为了同时支持有无MMU的CPU，它们对应着两个不同的head$(MMUEXT).o 文件，由变量MMUEXT控制，可以在配置时设定。

至此我们知道了编译时将进入哪些文件进行编译。编译时依次进入init-y、core-y、libs-y、drivers-y、net-y中列的目录调用其中的Makefile进行编译，每一个子目录都会生成build-in.o(libs-y所列的目录下有可能生成lib.a)。最后head-y列出的文件和build-in.o、lib.a一起连接成vmlinux。

在配置内核时，将会产生.config文件，Makefile将会在.config文件中添加下面两行。

有可能是版本原因，在2.6.32.2版本中并没有上面两个语句,有下面两句。

观察.config文件会发现变量的值主要有两种y、m，各级的Makefile将会根据这些变量的值来决定编译哪些文件，同时是编译进内核，还是作为内核模块存在。

obj-y中定义的.o文件将由当前目录下的.c、.S文件及子目录下的build-in.o文件编译连接得到的。

注意：obj-y中定义的.o文件的顺序是由意义的。

下面是一段取自子目录中的Makefile文件内容，在该目录下有ioat和ipu子目录

当.o文件由多文件编译而成时，用下面的语句：

编写驱动程序时，也是以这种方式编写Makefile。

lib-y中定义的.o文件是由的当前目录下的.c、.S文件编译生成,他们被打包成当前目录下的lib.a文件。同时出现在lib-y和obj-y中的文件，不会被包含进lib.a文件。

怎么编译文件就是意味着编译选项和连接选项是什么。

这些选项分成3类：全局的（适用整个代码树）、局部的（适用单个Makefile）、个体的（适用单个文件）。

全局选项是在顶层Makefile和arch/$(ARCH)/Makefile中定义的，这些选项是CFLAGS、AFLAGS、LDFLAGS、ARFLAGS，它们分别是编译C文件的选项，编译汇编文件的选项，连接文件的选项，制作库文件的选项。

局部选项在各自子目录中定义，名称为：EXTRA_CFLAGS、EXTRA_AFALGS、EXTRA_LDFALGS、EXTRA_ARFLAGS.

对单文件设定编译选项，可以用CLFAGS_KaTeX parse error: Expected group after '_' at position 9: @、AFLAGS_̲@，前者对C文件，后者对汇编文件。

注意：3类选项是一起使用的，在scripts/Makefile.lib中可以看到：

如何连接文件

在顶层Makefile文件中有如下语句：

可以看出以后的连接是相当于着五种built-in.o文件和head-o文件的连接。

之后对这些文件再次进行合并

可以看出初始化代码由两部分组成head-y和init-y两部分组成，而且head-y是在init-y的前面。所以总的代码顺序是arch/arm/kernel/head.o(假设有MMU，没有的话是head_nommu.o)、arch/arm/kernel/init_task.o、init/build-in.o。

连接脚本是arch/(SRCARCH)/kernel/vmlinux.lds.S生成。

具体连接细节可以查看上面的文件内容。

内核配置工具读取各个Kconfig文件，生成配置界面共开放人员配置内核，最后生成配置文件.config。

关于Kconfig的最权威资料在/Documentations/Kbuild/kconfig-language.txt

Kconfig语法分析：

• Kconfig的基本要素：config ；config经常被其它条目包含，用来生成菜单和多项选择。

上述代码是config的常用方式：

在配置界面中配置了该选项后，会在.config中出现 CONFIG_JFFS2_FS_WBUF_VERIFY = y或者m.

在配置界面中将会显示Verify JFFS2 write-buffer reads选项，bool是变量的类型，一共有5种变量类型：bool、tristate、 string 、hex 、int，bool变量有两种取值y,m；tristate变量有三种取值y,m,n；string可以取字符串；hex取十六进制数；int取十进制数。

代表只有在JFFS2_FS_WRITEBUFFER被配置时，才会进行该选项的配置。

代表默认的情况下是选择n

代表在该选项被选种时，会将FS_POSIX_ACL也选种。

当在配置时按H时会显示该信息。

menu条目

配置界面的主界面是由根目录下Makefile中ARCH配置决定的，当选择arm时，/arch/arm中的Kconfig文件将会用来生成主目录。

下面的内容摘自/arch/arm/Kconfig

设定主目录的名称

将会创建System Type子目录

choice条目

choice将多个类似的配置选项组合在一起，供用户多选和单选

上述代码给出提示信息，选中之后就可以进行选择配置

choice条目中定义的变量类型只能是bool和tristate，当配置的代码编译入内核时为bool，只能有一个条目选择为y；当编译成模块时为tristate或bool，为bool时，也只能是一个为y，当为tristate时，可以有多个m。

comment条目

comment条目用于提供帮助信息，出现在配置界面的第一行。

source条目

用于包含其他Kconfig文件

当执行第一条语句时，将.config外的config文件加载，当执行第二条时，表示存储成处.config 外的config文件。

与移植密切相关的内容是System Type、Device Driver。

内核配置主界面内容

1. code maturity level options：代码成熟度选项，包含一些正在开发的或者不成熟的代码和驱动程序，一般不用设置
2. General setup：常规设置，比如增加附加的内核版本号、支持内存页交换功能、SystemV进程间通信等。除非很熟悉其中的内容，否则一般使用默认配置 Loadable module
3. support：可加载模块支持：一般都会打开可加载模块支持（Enable loadable module support
   )、允许卸载已经加载的模块（Module unloading）、让内核通过运行modprobe来自动加载模块（Automatic
   kernel module loading) block
   
   
   
   
   
4. layer：块设备层：用于设置块设备的一些总体参数，比如是否支持大于2TB的块设备、是否支持大于2TB的文件、设置IO调度器，使用默认值即可
5. System Type：系统类型:选择CPU的架构、开发板类型等于开发板相关的配置选项
6. Bus support：PCMCIA 、CardBus总线的支持，对于ARM开发板不需要设置
7. Kernel Feature：用于设置内核的一些参数，比如是否支持内核抢占，是否支持动态修改系统时钟 Boot
8. option：启动参数：比如设置默认的命令行参数等，一般不用理会 Floating point
9. emulation：浮点运算仿真功能：因为Linux内核不支持硬件浮点运算，所以要选择一个浮点仿真器，一般选择”NWFPE math
   emulaiton” Userspace binary formats：可执行文件格式：一般都选择ELF、a.out格式 Power
   
   
10. management options：电源管理选项 Networking：网络协议选项:一般都选择”Networking
11. support“以支持网络功能。通常可以在选择”Networking support“后，使用默认配置 Device
12. Driver：设备驱动程序：几乎包含了Linux的所有的驱动程序 File systems：文件系统:选择支持的文件系统
13. Profiling support：对系统的或顶进行分析，仅供内核开发者使用 Kernel hacking：调试内核时的各种选项：Linux设备驱动程序中有详细描述 security options：安全选项：一般使用默认选项
14. Cryptographic options：加密选项 Library
15. routines：库子程序：比如CRC32检验函数、zlib压缩函数等。不包含在内核源码中的第三方内核模块可能需要这些库，可以全不全，内核中若有其他部分依赖它，会自动选项

在配置内核的时候按照顺序进行，因为前面的配置会影响后面的。

到此这篇linux内核驱动开发 学会哪些（linux内核驱动模型详解）的文章就介绍到这了,更多相关内容请继续浏览下面的相关推荐文章，希望大家都能在编程的领域有一番成就！

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