如何编译linux驱动ko

1.概述

本文描述了liunx驱动ko的编译方法，其中单编驱动ko是本文的重点。

什么是ko?
在Linux中一个.ko文件就是一个模块文件。

linux提供了一种称为模块（Module）的机制，模块具有以下特点：

1、模块自身不被编译到内核映像中，从而不影响内核映像的大小
2、一旦模块被加载，模块和内核中的其他部分的功能完全一样。

实验环境如下：
硬件环境基于MINI2440开发板，软件环境基于linux-2.6.32.2

2.编译ko的方法

2.1可执行文件编译方法

我们使用gcc交叉编译工具可以通过.c文件直接编译出可执行文件
arm-linux-gcc demo.c -o demo

那么可以通过这种方式直接编译驱动ko吗？
答案是不可以！

2.2驱动ko的编译方法

驱动程序中使用了大量的linux内核函数和数据，因此驱动程序的编译依赖linux内核源码，如下图所示。

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

static struct file_operations demo_flops = 
{
	.owner  =   THIS_MODULE,
	.open   =   demo_open,     
	.write  =   demo_write,
	.read 	=  	demo_read,
	.release =  demo_close,
};

这里有两种方法可以用来得到ko文件。

方法一：整编内核
方法二：单编ko

3.整编内核

编写一个demo_driver.c的驱动程序（整编内核和单编ko都使用该代码），驱动程序源码如下：

/**
*********************************************************************************************************
*                                        		demo_driver
*                                      (c) Copyright 2021-2031
*                                         All Rights Reserved
*
* @File    : 
* @By      : liwei
* @Version : V0.01
* 
*********************************************************************************************************
**/

/**********************************************************************************************************
Includes 
**********************************************************************************************************/
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>

/**********************************************************************************************************
Define
**********************************************************************************************************/
#define    DRIVER_MAJOR     188
#define    DEVICE_NAME     "demo_driver"


/***********************************************************************************************************
* @描述	:  
***********************************************************************************************************/
static int demo_open(struct inode *inode, struct file *file)
{	
	printk(KERN_EMERG "======================demo_open======================\n");
	return 0;
}
/***********************************************************************************************************
* @描述	:  
***********************************************************************************************************/
static ssize_t demo_write(struct file *file, const char __user * buf, size_t count, loff_t *ppos)
{
    printk(KERN_EMERG "======================demo_write======================\n");
    return 0;
}
/***********************************************************************************************************
* @描述	:  
***********************************************************************************************************/
static ssize_t demo_read(struct file *file,  char __user * buf, size_t count, loff_t *ppos)
{
    printk(KERN_EMERG "======================demo_read ======================\n");  
    return 0;
}
/***********************************************************************************************************
* @描述	:  
***********************************************************************************************************/
static int demo_close(struct inode *inode, struct file *file)
{
    printk(KERN_EMERG "======================demo_close ======================\n");
    return 0;
}

/***********************************************************************************************************
* @描述	:  
***********************************************************************************************************/
static struct file_operations demo_flops = 
{
	.owner  =   THIS_MODULE,
	.open   =   demo_open,     
	.write  =   demo_write,
	.read 	=  	demo_read,
	.release =  demo_close,
};

/***********************************************************************************************************
* @描述	:  
***********************************************************************************************************/
static int __init demo_init(void)
{
    int ret;
 		
	//注册设备
    ret = register_chrdev(DRIVER_MAJOR,DEVICE_NAME, &demo_flops);

    if (ret < 0) 
	{
      printk(KERN_EMERG DEVICE_NAME " can't register major number.\n");
      return ret;
    }
	else
	{
		printk(KERN_EMERG DEVICE_NAME " ======================demo init======================\n");
	}

    return 0;
}
/***********************************************************************************************************
* @描述	:  
***********************************************************************************************************/
static void __exit demo_exit(void)
{
    unregister_chrdev(DRIVER_MAJOR, DEVICE_NAME);
    printk(KERN_EMERG DEVICE_NAME " ======================demoexit======================\n");
}


module_init(demo_init);
module_exit(demo_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
/***********************************************END*******************************************************/

我们将demo_driver.c程序拷贝到…/linux-2.6.32.2/drivers/char目录下。

修改…/linux-2.6.32.2/drivers/char目录下Makefile文件，在Makefile中增加如下代码：

obj-m += demo_driver.o

回到linux内核源码根目下…/linux-2.6.32.2 ，执行编译指令

make 

等待内核编译约20分钟…

最终得到demo_driver.ko

总结：为了得到ko 我们对内核进行了整编，整个编译过程持续20分钟左右。

整编内核的模式示意图如下：

4.单编KO

4.1make modules

make modules 指令为编译内核模块指令，该指令的功能是编译内核中所有配置为模块的程序得到模块ko文件，make modules 命令只能在内核源码顶层目录下执行。

make modules是编译所有的内核模块，如何单独编译一个指定的模块呢？我增加M参数

make  M=DIR modules

“M=”参数的作用是以内核源码为基础编译一个外部模块。命令中“M=DIR”，程序会自动跳转到所指定的DIR目录中查找模块源码，编译生成ko文件。

4.2 Makefile

单编KO的Makefile文件如下：

.PHONY:    main  clean

KERNELDIR   :=   /home/liwei/v3_work/project/linux-2.6.32.2
PWD   :=   $(shell pwd)
CROSS_ARCH := /home/liwei/v3_work/tools/arm-linux-gcc-4.4.3/opt/FriendlyARM/toolschain/4.4.3/bin/arm-linux-gcc

obj-m   +=   demo_driver.o
	
main: 
	$(MAKE) $(CROSS_ARCH) -C  $(KERNELDIR)   M=$(PWD)   modules 
	
clean: 
	rm   -rf   *.o   *~   core   .depend   .*.cmd   *.ko   *.mod.c   .tmp_versions *.symvers *.d *.markers *.order

Makefile文件解析如下：

Makefile的语法可以参考《跟我一起写 Makefile》

.PHONY:    main  clean

.PHONY来显示地指明main clean是伪目标

KERNELDIR   :=   /home/liwei/v3_work/project/linux-2.6.32.2
PWD   :=   $(shell pwd)
CROSS_ARCH := /home/liwei/v3_work/tools/arm-linux-gcc-4.4.3/opt/FriendlyARM/toolschain/4.4.3/bin/arm-linux-gcc

定义了KERNELDIR ，PWD ，CROSS_ARCH 三个变量。

obj-m   +=   demo_driver.o

指定将demo_driver.c编译成demo_driver.ko文件。

main: 
	$(MAKE) $(CROSS_ARCH) -C  $(KERNELDIR)   M=$(PWD)   modules 

main:是第一个伪目标，也就是默认目标

$(MAKE) 为make

$(CROSS_ARCH) 为指定的编译工具

-C $(KERNELDIR)选项的作用是将工作目录转移到指定的KERNELDIR位置M=$(PWD) modules ，作用是以内核源码为基础编译一个外部模块

clean: 
	rm   -rf   *.o   *~   core   .depend   .*.cmd   *.ko   *.mod.c   .tmp_versions *.symvers *.d *.markers *.order

clean是执行清除工作的伪目标。

将demo_driver.c和上述的Makefile文件放在同一个目录下（路径为任何路径，不需要一定放在内核目录中），执行make指令。

大约3秒钟，编译得到demo_driver.ko文件，单编KO的优势就是快（3秒钟）

最终得到了demo_driver.ko文件，我们将文件传输到开发板中并测试驱动ko文件。
执行加载驱动：

insmod demo_driver.ko 

查看驱动设备：

cat /proc/devices

测试结果：编译出来的驱动ko运行正常。

单编KO的模式如下：

5.总结

本文描述了liunx驱动ko的编译的两种方法：整编内核 和单编KO 。 并重点描述了单编ko的实现方法和优势。

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作者：李巍
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