【linux】驱动-1-环境准备

目录

• 前言
• 1. 开发环境搭建
  • 1.1 环境准备
    • 1.1.1 安装工具
    • 1.1.2 编译内核
      • 1.1.2.1 获取内核源码
      • 1.1.2.2 编译内核
  • 1.2 内核驱动模块编译和加载
    • 1.2.1 hello 例程分析
    • 1.2.2 和内核源码一起编译
    • 1.2.3 加载内核驱动模块
  • 1.3 设备树编译和加载
    • 1.3.1 设备树编译
      • 1.3.1.1 使用内核中的dtc根据编译
      • 1.3.1.2 在内核源码中编译（推荐）
      • 1.3.1.3 加载设备树
  • 1.4 设备树插件的编译和加载
    • 1.4.1 单独使用dtc工具编译
    • 1.4.2 内核dtc工具编译设备树插件
    • 1.4.3 加载设备树插件
      • 1.4.3.1 使用 echo 命令加载
      • 1.4.3.2 uboot 加载
• 参考：

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前言

• 以野火i.M 6U为例

1. 开发环境搭建

驱动运行条件：

• 设备驱动是具有独立功能的程序，它可以被单独编译，但不能独立运行， 在运行时它被链接到内核作为内核的一部分在内核空间运行。
• 因此想要我们写的内核模块在某个版本的内核上运行， 那么就必须在该内核版本上编译它，如果我们编译的内核与我们运行的内核具备不相同的特性，设备驱动则可能无法运行。

驱动简要编译步骤：

• 首先我们需要知道内核版本，并准备好该版本的内核源码，使用交叉编译工具编译内核源码。
• 其次，依赖编译的内核源码编译我们的驱动模块以及设备树文件。
• 最终将驱动模块和设备树拷贝到开发板上运行。

1.1 环境准备

1.1.1 安装工具

在编译源码前需要准备好交叉编译环境，安装必要的依赖和工具，如：

• gcc-arm-linux-gnueabihf 交叉编译器
• bison 语法分析器
• flex 词法分析器
• libssl-dev OpenSSL 通用库
• lzop LZO压缩库的压缩软件

参考命令：

• sudo apt install make gcc-arm-linux-gnueabihf gcc bison flex libssl-dev dpkg-dev lzop

1.1.2 编译内核

编译好内核，有以下两个用途：

• 制作系统镜像，烧录至开发板
• 保留一份在开发环境的系统中，用于辅助驱动开发

1.1.2.1 获取内核源码

若内核已经烧写至开发板上，则可以通过命令 uname -a 查看内核版本。
*
知道内核版本后可在其官网上下载其内核源码，如并章节以版本为 Linux npi 4.1.9.71-imx-r1 为例，可在gitee或github上下载（野火官方提供）

• 命令：git clone https://gitee.com/Embedfire/ebf-buster-linux.git

确认下载到内核版本：

• 进入内核源码顶层 Makefile，查看以下几个参数。

VERSION = 3
PATCHLEVEL = 14
SUBLEVEL = 17
EXTRAVERSION =
NAME = 

1.1.2.2 编译内核

编译内核的步骤过程根据不同官方提供的脚步和Makefile不一样而不同。以下为野火的i.M 6U编译linux内核例程。
单独新建一个工作目录，将其内核源码放在该目录下，切换到内核源码目录，找到 make_deb.sh 脚本，修改里面的配置参数，如内核编译位置等等。修改好配置参数后，只需要执行脚本即可编译内核。（其它内核可以参考该脚本，也可以自己手写一个编译脚本）

deb_distro=bionic
DISTRO=stable
build_opts="-j 6"
build_opts="${build_opts} O=build_image/build"
build_opts="${build_opts} ARCH=arm"
build_opts="${build_opts} KBUILD_DEBARCH=${DEBARCH}"
build_opts="${build_opts} LOCALVERSION=-imx-r1"

build_opts="${build_opts} KDEB_CHANGELOG_DIST=${deb_distro}"
build_opts="${build_opts} KDEB_PKGVERSION=1${DISTRO}"
build_opts="${build_opts} CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-"
build_opts="${build_opts} KDEB_SOURCENAME=linux-upstream"

make ${build_opts}  npi_v7_defconfig
make ${build_opts}
make ${build_opts}  bindeb-pkg

• O=build_image/build：指定编译好的内核放置的位置。
• ARCH=arm：目标是 ARM 体系结构内核。
• KBUILD_DEBARCH=${DEBARCH}：对于deb-pkg目标，允许覆盖deb-pkg部署的常规启发式。
• LOCALVERSION=-imx-r1：使用内核配置选项 "LOCALVERSION" 为常规内核版本附加一个唯一的后缀。
• KDEB_CHANGELOG_DIST=${deb_distro}：
• KDEB_PKGVERSION=1${DISTRO}：版本信息。
• CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-：指定交叉编译器。
• KDEB_SOURCENAME=linux-upstream：KDEB_SOURCENAME make变量仅控制已打包的源tarball的名称，并不影响bind -pkg和deb-pkg输出的.deb包名称。
• make ${build_opts} npi_v7_defconfig：生成配置文件。
• make ${build_opts} bindeb-pkg：编译文件进行打包。

1.2 内核驱动模块编译和加载

hello 例程可以去 李柱明的gitee clone: demo_code_for_mystudy/linux/driverTest/helloModule

1.2.1 hello 例程分析

这只是一个模块例程，不含驱动部分
必须内容可分为以下几点：

• 入口函数
• 出口函数
• 协议

hello_module.c

/** @file hello_module.c
* @brief 简要说明
* @details 详细说明
* @author lzm
* @date 2021-02-21 18:08:07
* @version v1.0
* @copyright Copyright By lizhuming, All Rights Reserved
*
**********************************************************
* @LOG 修改日志:
**********************************************************
*/
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/kernel.h>
// 入口函数：安装驱动时调用的函数
static int __init hello_init(void)
{
printk(KERN_EMERG "[ KERN_EMERG ] Hello Module Init
");
printk( "[ default ] Hello Module Init
");
return 0;
}
// 出口函数：卸载驱动时调用的函数
static void __exit hello_exit(void)
{
printk("[ default ] Hello Module Exit
");
}
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
//MODULE_LICENSE("GPL2");
MODULE_AUTHOR("embedfire ");
MODULE_DESCRIPTION("hello world module");
MODULE_ALIAS("test_module");

1.2.2 和内核源码一起编译

1.2.3 加载内核驱动模块

编译好得到的内核驱动模块 xx.ko 可以通过多种方式拷贝到 ARM 板上，如NFS网络文件系统、SCP命令得到。
挂载方法可以参考李柱明博客园NFS篇章。

1.3 设备树编译和加载

设备树是在 Linux3.x 才引入的，用于描述一个硬件平台的板级细节。
本系列笔记的驱动例程如无特殊说明，都是依赖于设备树的。
下面简略演示设备树的编译和加载，具体原理由具体篇章说明。

1.3.1 设备树编译

1.3.1.1 使用内核中的dtc根据编译

编译后的内核会自动生成 dtc 工具。其路径是：内核/scripts/dtc/dtc。
编译命令：内核构建目录/scripts/dtc/dtc -I dts -O dtb -o xxx.dtbo xxx.dts

• 意为编译 dts 为 dtb

1.3.1.2 在内核源码中编译（推荐）

编译内核时都会自动编译设备树，此时，只需要把设备树源文件放到规定位置即可，设备树源文件、编译生成的设备树文件及我们所用到的设备树文件都会存放在 内核源码/arch/arm/boot/dts 里面。但是，编译内核耗时长，所以，推荐只编译设备树，方法如下：

• 两条命令都在内核源码顶层路径下执行（其实就是利用顶层Makefile）：
  • 如果在内核源码中执行了 make distclean ，则必须执行第一条命令来生成默认的配置文件。

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- npi_v7_defconfig
make ARCH=arm -j4 CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- dtbs

1.3.1.3 加载设备树

替换设备树的方法：

• 第一种：设备树是编译到内核中的，所以，重新编译内核，重新制作镜像即可。（麻烦，不推荐）
• 第二种：将编译好的设备树或设备树插件替换到开发板里面的。（推荐）
• 第三种：将编译好的设备树放到开发板中，**/boot/dtbs/xxx/，修改boot启动参数。（推荐）

查看是否加载成功：

• 进入 /proc/device-tree 目录下查看已加载的设备节点，看看有没有改动。

1.4 设备树插件的编译和加载

Linux4.4 以后引入了动态设备树，设备树插件被动态的加载到系统中，供内核识别。
设备树插件一般用于只修改添加部分硬件信息。如只添加 RGB 灯的硬件信息，就只需要编译 RGB 灯的 .dts 文件为 .dtbo 即可。
编译设备树插件的时候，无需重新编译整个设备树插件，只需要编译修改的部分即可。

1.4.1 单独使用dtc工具编译

设备树和设备树插件都是使用 DTC 编译工具编译。
设备树编译后得到的是 .dtb 文件；
而设备树插件编译后得到的是 .dtbo 文件。
使用野火提供的一键式编译工具：

• 地址：git clone https://gitee.com/Embedfire/ebf-linux-dtoverlays.git
• 要编译的设备树插件源文件放在 ebf-linux-dtoverlays/overlays/ebf 目录下， 然后回到编译工具的根目录 ebf-linux-dtoverlays/ 执行“make”即可。
• 生成的.dtbo位于 ~/ebf-linux-dtoverlays/output 目录下。
• 需要注意的是，如果你在执行“make”后出现报错，可以尝试先卸载device-tree-compiler（卸载命令为：“sudo apt-get autoremove device-tree-compiler”）, 重新安装，然后在“ebf-linux-dtoverlays/basic/fixdep文件的权限， 修改权限命令为：“chmod 777 scripts/basic/fixdep”。

1.4.2 内核dtc工具编译设备树插件

编译设备树插件和编译设备树类似，这里使用内核中的dtc工具编译编译设备树插件。
编译命令：内核构建目录/scripts/dtc/dtc -I dts -O dtb -o xxx.dtbo xxx.dts

• 意为编译 dts 为 dtbo

1.4.3 加载设备树插件

先拷贝设备树插件文件到开发板上。

1.4.3.1 使用 echo 命令加载

先在 /sys/kernel/config/device-tree/overlays/下创建一个新目录，名字自定义。
然后将 dtbo 固件 echo 到 path 属性文件中或将 dtbo 的内容 cat 到 dtbo 属性文件中。

echo xxx.dtbo >/sys/kernel/config/device-tree/overlays/xxx/path
# 或
cat xxx.dtbo >/sys/kernel/config/device-tree/overlays/xxx/dtbo

删除设备插件：rmdir /sys/kernel/config/device-tree/overlays/xxx。

1.4.3.2 uboot 加载

不同的板子可能不支持。
修改环境变量文件即可，进入/boot目录下 修改 vim uEnv.txt

参考：

• 李柱明博客：https://www.cnblogs.com/lizhuming/
• 本文链接：https://www.cnblogs.com/lizhuming/p/14545835.html
• 野火