linux设备驱动归纳总结一内核的相关基础概念.docx
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linux设备驱动归纳总结一内核的相关基础概念
一.linux设备驱动的作用
内核：
用于管理软硬件资源，并提供运行环境。
如分配4G虚拟空间等。
linux设备驱动：
是连接硬件和内核之间的桥梁。
linux系统按个人理解可按下划分：
应用层：
包括POSIX接口，LIBC，图形库等，用于给用户提供访问 内核的接口。
属于用户态，ARM运行在用户模式（usr）或 者系统模式（sys）下。
内核层：
应用程序调用相关接口后，会通过系统调用，执行SWI指 令切换ARM的工作模式到超级用户（svc）模式下，根据用 户函数的要求执行相应的操作。
硬件层：
硬件设备，当用户需要操作硬件时，内核会根据驱动接口 操作硬件设备
图结构如下：
举一个相对比较邪恶的类比：
在深圳的酒店经常会在门缝看到一些卡片，上面说可以通过打电话送货上门提供某中服务。
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二.内核代码树介绍
linux-2.6.29
｜－arch:
包含和硬件体系结构相关的代码
｜－block:
硬盘调度算法，不是驱动
｜－firmware:
固件，如BOIS
｜－Documentation:
标准官方文档
｜－dirver:
linux设备驱动
｜－fs:
内核所支持的文件体系
｜－include ：
头文件。
linux/module.hlinux/init.h 常用库。
｜－init ：
库文件代码，C库函数在内核中的实现。
init/main.c->start_kernel->内核执行第一条代码
｜－ipc:
进程件通信
｜－mm ：
内存管理
｜－kernel:
内核核心部分，包括进程调度等
｜－net ：
网络协议
｜－sound:
所有音频相关
｜
其中，跟设备驱动有关并且经常查阅的文件夹有：
init
include:
linux,asm-arm
drivers:
arch:
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三.内核补丁：
补丁一般都是基于某个版本内核生成的，用于升级旧内核。
打补丁需要注意：
1.对应版本的补丁只能用于对应版本的内核。
2.如果在已打补丁的内核再打补丁，需要先卸载原来补丁。
打补丁的方法：
1.制作补丁：
diff-Nurlinux-2.6.30/linux-2.6.30.1/>linux-2.6.30.1.patch
//N为新加的文件全部修改
//linux-2.6.30 旧版本
//linux-2.6.30.1 新版本
//目标补丁
2.打补丁：
cdlinux-2.6.30//！
！
注意在原文件夹的目录中打补丁
patch-p1<../linux-2.6.30.1.patch//-p1是忽略一级目录
3.恢复：
cdlinux-2.6.30//！
！
注意在原文件夹的目录中打补丁
patch-R<../linux-2.6.30.1.patch//撤销补丁
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四.内核中的Makefile：
对于内核，Makefile分为5类：
Documentation/kbuild/makefiles.txt描述如下：
50TheMakefileshavefiveparts:
51
52Makefile 总Makefile，控制内核的编译
53.config 内核配置文件，配置内核时生成， 如makemenuconfig后
54arch/$（ARCH）/Makefile 对应体系结构的Makefile
55scripts/Makefile.*Makefile共用的规则
56kbuildMakefiles 各子目录下的Makefile，被上层的Makefile调用。
简单来说，编译内核会执行以下两步骤，它们分别干了以下的事情。
1一般的，我们会拷贝一个对应体系结构的配置文件到主目录下并改名为 .config，这样就在makemenuconfig生成的图形配置中 已经有了一些默认的配置，减少用户的劳动量。
不过这一步不做也没关系的。
2.makemenuconfig
2.1、由总Makefile决定编译的体系结构（ARCH）. 编译工具（CROSS_COMPILE），并知道需要进去哪些内核根下的哪些目录进行编译。
2.2、由arch/$（ARCH）/Makefile,决定arch/$（ARCH）下还有 的哪些目录和文件需要编译。
2.3、知道了需要编译的目录后，递归的进入哪些目录下，读取每一个Kconfig的信息，生成了图形配置的界面。
2.4、通过我们在图形配置界面中选项为[*]、[M]或者[]。
2.5、保存并退出配置，会根据配置生成一份新的配置文件.config，并在同时生成include/config/auto.conf（这是.config的去注释版）。
文件里面保存着CONFIG_XXXX等变量应该取y还是取m。
3.make
3.1、根据Makefile包含的目录和配置文件的要求，进去个子目录进行编译，最后会在各子目录下 生成一个.o或者.a文件，然后总Makefile指定的连接脚本 arch/$（ARCH）/kernel/vmlinux.lds生成vmlinux，并通过 压缩编程bzImage，或者按要求在对应的子目录下编译成 模块。
。
但是，具体是怎么生成配置文件的呢？
注：
我使用的内核是2.6.29。
1.在总Makefile中，根据以下语句进入需要编译的目录
470#Objectswewilllinkintovmlinux/subdirsweneedtovisit
471init-y:
=init/
472drivers-y:
=drivers/sound/firmware/
473net-y:
=net/
474libs-y:
=lib/
475core-y:
=usr/
476endif#KBUILD_EXTMOD
639core-y+=kernel/mm/fs/ipc/security/crypto/block/
上面说明了，根目录下的init、driver、sound、firmware、net、lib、usr等目录，在编译时都会进去读取目录下的Makefile并进行编译。
2.在总Makefile中包含的目录还是不够的，内核还需要根据对应的CPU体系架构，
决定还需要将哪些子目录将要编译进内核。
在总Makefile中有一个语句：
529include$（srctree）/arch/$（SRCARCH）/Makefile//在这里，我定义SRCARCH=arm
可以看出，在总Makefile中进去读取相应体系 结构的Makefile->arch/$（SRCARCH）/Makefile。
arch/$（SRCARCH）/Makefile中指定arch/$（SRCARCH）路径下的哪些子目录需要被编译。
在 arch/arm/Makefile 下：
95head-y:
=arch/arm/kernel/head$（MMUEXT）.oarch/arm/kernel/init_task.o
187#Ifwehaveamachine-specificdirectory,thenincludeitinthebuild.
188core-y+=arch/arm/kernel/arch/arm/mm/arch/arm/common/
189core-y+=$（machdirs）$（platdirs）
190core-$（CONFIG_FPE_NWFPE）+=arch/arm/nwfpe/
191core-$（CONFIG_FPE_FASTFPE）+=$（FASTFPE_OBJ）
192core-$（CONFIG_VFP）+=arch/arm/vfp/
193
194drivers-$（CONFIG_OPROFILE）+=arch/arm/oprofile/
195
196libs-y:
=arch/arm/lib/$（libs-y）
上面看到，指定需要进入arch/arm/kernel/、arch/arm/mm/、arch/arm/common/ 等目录编译，至于core-y、 core-$（CONFIG_FPE_NWFPE）这些是什么东西呢？
其中，y表示编译成模块，m表示编译进内核（上面没有，因为默认情况下ARM全部编译进 内核），但$（CONFIG_OPROFILE）又是什么呢？
这些是根据用户在makemenuconfig中设置后，生成的值赋给了CONFIG_OPROFILE。
3.那makemenuconfig后的配置信息是怎么来的？
这是由各子目录下的Kconfig提供选项功用户选择并配置。
如arch/arm/Kconfig。
所有的配置都是根据arch/$（ARCH）/Kconfig文件通过Kconfig的语法source读取 各个包含的子目录Kconfig来生成一个配置界面。
每个Makefile目录下都有一个 对应的Kconfig文件，用于生成配置界面来给用户决定内核如何配置，配置后会确定一个。
CONFIG_XXX的的值（如上面的CONFIG_OPROFILE），来决定编译进内核，还是编译成模块或者不编译。
如在arch/arm/Kconfig下：
595source"arch/arm/mach-clps711x/Kconfig"
596
597source"arch/arm/mach-ep93xx/Kconfig"
598
599source"arch/arm/mach-footbridge/Kconfig"
600
601source"arch/arm/mach-integrator/Kconfig"
602
603source"arch/arm/mach-iop32x/Kconfig"
604
605source"arch/arm/mach-iop33x/Kconfig"
这些就是用来指定，需要读取以下目录下的Kconfig文件来生成一个使用makemenuconfig时的配置界面。
至于子目录下的Kconfig是怎么样的，待会介绍。
总结Kconfig的作用：
3.1.在makemenuconfig下可以配置选项;
3.2.在.config中确定CONFIG_XXX的的值。
4.只是读取以上的两个Makefile还是不够了，内核还会把包含的子目录一层一层的 读取它里面的Makefile和Kconfig。
上面啰啰嗦嗦地讲了这么久，无非就是想说，内核的编译并不是一个Makefile搞定的，需要通过根目录下的总Makefile来包含一下子Makefile（不管是根目录下的子目录还是/arch/arm中的子目录）。
而Kconfig，为用户提供一个交互界面来选择如何配置并生成配置选项。
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