Linux模塊文件如何編譯到內(nèi)核和獨(dú)立編譯成模塊

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1. 內(nèi)核目錄

Linux內(nèi)核源代碼非常龐大，隨著版本的發(fā)展不斷增加。它使用目錄樹結(jié)構(gòu)，并且使用Makefile組織配置、編譯。

初次接觸Linux內(nèi)核，好仔細(xì)閱讀頂層目錄的readme文件，它是Linux內(nèi)核的概述和編譯命令說明。readme的說明側(cè)重于X86等通用的平臺，對于某些特殊的體系結(jié)構(gòu)，可能有些特殊的說明。

頂層目錄的Makefile是整個內(nèi)核配置編譯的核心文件，負(fù)責(zé)組織目錄樹中子目錄的編譯管理，還可以設(shè)置體系結(jié)構(gòu)和版本號等。

內(nèi)核源碼的頂層有許多子目錄，分別組織存放各種內(nèi)核子系統(tǒng)或者文件。具體的目錄說明如下表所示。

2. 編譯工具

1.make mrproper: 清除內(nèi)核生成的配置文件與目標(biāo)文件等，一般在第一次編譯時使用

2.導(dǎo)入默認(rèn)配置信息(在內(nèi)核根目錄中)

a) make xxx_deconfig b) cp arch/arm/configs/xx_deconfig  .config 生成默認(rèn)配置文件

3.配置命令

make xxxxconfig  修改配置文件 make xconfig (圖形界面 qt庫) make menuconfig (常用 libncurses庫) sudo apt-get install libncurses5-dev make config (精簡)

4.編譯內(nèi)核

make uImage ---生成內(nèi)核鏡像  /arch/arm/boot/uImage

5.編譯設(shè)備樹

make dtbs ---生成設(shè)備樹文件  /arch/arm/boot/dtb/xxxxxx.dtb

6.編譯生成模塊文件

make modules ---把配置值選成M的代碼編譯生成模塊文件。（.ko)  放在對應(yīng)的源碼目錄下。

3.  內(nèi)核編譯

現(xiàn)在很多基于Linux的產(chǎn)品開發(fā)，通常廠家都會提供集成開發(fā)環(huán)境SDK。builroot使我們搭建環(huán)境變得更加方便，但是作為初學(xué)者我們還是要掌握如何獨(dú)立編譯內(nèi)核源碼。

0) 前提條件

必須先安裝交叉編譯工具鏈，關(guān)于交叉編譯工具鏈的安裝可以參考 《linux環(huán)境搭建-ubuntu16.04安裝》

在這里我們使用的是arm-none-linux-gnueabi-gcc。

1)下載內(nèi)核源碼

下載地址：https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/

我們下載Linux-3.14內(nèi)核(可以是更高的版本)至/home/peng目錄。

或者直接點(diǎn)擊下面鏈接  https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/v3.x/linux-3.14.10.tar.xz

解開壓縮包，并進(jìn)入內(nèi)核源碼目錄，具體過程如下：

$ tar  xvf  linux-3.14.tar.xz $ cd  linux-3.14

2)修改內(nèi)核目錄樹根下的Makefile，指明交叉編譯器：

$ vim Makefile

找到ARCH和CROSS_COMPILE， 修改：

ARCH  ?= $(SUBARCH) CROSS_COMPILE ?= $(CONFIG_CROSS_COMPILE:"%"=%)

為

ARCH  ?= arm CROSS_COMPILE ?= arm-none-linux-gnueabi-

  

3)配置內(nèi)核產(chǎn)生.config文件：

導(dǎo)入默認(rèn)配置

$ make  exynos_defconfig

這里我們假定要編譯的內(nèi)核最終在三星的板子上運(yùn)行，soc名字是exynos，三星公司其實已經(jīng)將自己的配置文件放置在  ./arch/arm/configs/exynos_defconfig

執(zhí)行這個命令，最終會在內(nèi)核根目錄下生成.config文件，

我們編譯內(nèi)核就完全依賴這個文件。該文件是exynos開發(fā)板所需要的一些內(nèi)核模塊宏定義和參數(shù)設(shè)置，這些值是廠商給的一個初始配置。實際項目開發(fā)中，需要在這個配置文件基礎(chǔ)之上再重新移植自己需要的對應(yīng)的驅(qū)動模塊。

4)配置內(nèi)核模塊

輸入內(nèi)核配置命令，進(jìn)行內(nèi)核選項的選擇，命令如下：

$ make menuconfig

命令執(zhí)行成功以后，會看到如下圖所示的界面。其實我們在圖1.5中看到過同樣功能的界面，那個圖也是內(nèi)核選項配置界面，只不過那個界面在X-window下才能執(zhí)行。

其中：

1.子菜單--->

表示有子菜單，按下回車可以進(jìn)入子菜單。

2.中括號[] 在每一個選項前都有個括號，有的是中括號，有的是尖括號，還有的是圓括號。

[]  表示該選項只有兩種選項，中括號中要么是空，要么是“*”;

用空格鍵可以做出選擇。

3.尖括號<>

<>選擇相應(yīng)的配置時，有3種選擇，它們代表的含義分別如下。

● *：將該功能編譯進(jìn)內(nèi)核。 ● 空：不將該功能編譯進(jìn)內(nèi)核。 ● M：將該功能編譯成可以在需要時動態(tài)插入到內(nèi)核中的模塊。

4.模塊配置圓括號() 而圓括號的內(nèi)容是要你在所提供的幾個選項中選擇一項。

如果使用的是make xconfig，使用鼠標(biāo)就可以選擇對應(yīng)的選項。如果使用的是make menuconfig，則需要使用回車鍵進(jìn)行選取。

在編譯內(nèi)核的過程中，麻煩的事情就是配置這步工作了。初次接觸Linux內(nèi)核的開發(fā)者往往弄不清楚該如何選取這些選項。

實際上，在配置時，大部分選項可以使用其默認(rèn)值，只有小部分需要根據(jù)用戶不同的需要選擇。

選擇的原則是將與內(nèi)核其他部分關(guān)系較遠(yuǎn)且不經(jīng)常使用的部分功能代碼編譯成為可加載模塊，這有利于減小內(nèi)核的長度，減少內(nèi)核消耗的內(nèi)存，簡化該功能相應(yīng)的環(huán)境改變時對內(nèi)核的影響;不需要的功能就不要選;與內(nèi)核關(guān)系緊密而且經(jīng)常使用的部分功能代碼直接編譯到內(nèi)核中。

5)編譯內(nèi)核：

root@ubuntu:/home/peng/linux-3.14# make uImage

 

uImage

如果按照默認(rèn)的配置，沒有改動的話，編譯后系統(tǒng)會在arch/arm/boot目錄下生成一個uImage文件，這個文件就是剛剛生成的。

6)下載Linux內(nèi)核

因為不同的板子對應(yīng)的uboot版本都不一樣，所以下載程序的uboot命令也會有所差異，關(guān)于驗證，本文暫不討論。

4. 獨(dú)立驅(qū)動程序的編譯

1. 編譯成獨(dú)立模塊

假定我們有以下驅(qū)動程序,要編譯成可以加載到開發(fā)板的獨(dú)立ko文件

hello.c

#include <linux/init.h> #include <linux/module.h> #include <linux/kdev_t.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/cdev.h> //#include <io/uaccess.h> #include <linux/device.h> #include <asm/io.h> #include <asm/uaccess.h>  static int major = 237; static int minor = 0; static dev_t devno; struct device *class_dev = NULL; struct class *cls;   static int hello_open (struct inode *inode, struct file *filep) {  printk("hello_open()\n");  return 0; } static int hello_release (struct inode *inode, struct file *filep) {  printk("hello_release()\n");   return 0; }  #define KMAX_LEN 32 char kbuf[KMAX_LEN+1] = "kernel";   //read(fd,buff,40);  static ssize_t hello_read (struct file *filep, char __user *buf, size_t size, loff_t *pos) {  int error;     if(size > strlen(kbuf))  {   size = strlen(kbuf);  }   if(copy_to_user(buf,kbuf, size))  {   error = -EFAULT;   return error;  }   return size; } //write(fd,buff,40); static ssize_t hello_write (struct file *filep, const char __user *buf, size_t size, loff_t *pos) {  int error;   if(size > KMAX_LEN)  {   size = KMAX_LEN;  }  memset(kbuf,0,sizeof(kbuf));  if(copy_from_user(kbuf, buf, size))  {   error = -EFAULT;   return error;  }  printk("%s\n",kbuf);  return size; }   static struct file_operations hello_ops =  {  .open = hello_open,  .release = hello_release,  .read = hello_read,  .write = hello_write, }; static int hello_init(void) {  int result;    printk("hello_init \n");  result = register_chrdev( major, "hello", &hello_ops);  if(result < 0)  {   printk("register_chrdev fail \n");   return result;  }  cls = class_create(THIS_MODULE, "hellocls");  if (IS_ERR(cls)) {   printk(KERN_ERR "class_create() failed for cls\n");   result = PTR_ERR(cls);   goto out_err_1;  }  devno = MKDEV(major, minor);    class_dev = device_create(cls, NULL, devno, NULL, "hellodev");  if (IS_ERR(class_dev)) {   result = PTR_ERR(class_dev);   goto out_err_2;  }    return 0;  out_err_2:  class_destroy(cls); out_err_1:  unregister_chrdev(major,"hello");  return  result; } static void hello_exit(void) {  printk("hello_exit \n");  device_destroy(cls, devno);  class_destroy(cls);  unregister_chrdev(major,"hello");  return; } module_init(hello_init); module_exit(hello_exit); MODULE_LICENSE("GPL"); //proc/devices

注意我們需要編寫Makefile如下：

ifneq ($(KERNELRELEASE),) obj-m:=hello.o else KDIR :=/home/peng/linux-3.14 PWD  :=$(shell pwd) all:  make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules clean:  rm -f *.ko *.o *.mod.o *.symvers *.cmd  *.mod.c *.order endif

關(guān)于Makefile的詳解，大家可以參考我們之前的文章 《手把手教Linux驅(qū)動1-模塊化編程》 其中內(nèi)核路徑：

KDIR :=/home/peng/linux-3.14

必須是我們剛才編譯過的內(nèi)核源碼根目錄。

編譯時，程序可以放到其他目錄下：

用file命令查看文件屬性，是基于ARM的。該模塊文件就是與前面編譯的內(nèi)核配套的驅(qū)動模塊，如果開發(fā)板的內(nèi)核版本與上面編譯的版本號一致，那么該模塊文件就可以在開發(fā)板上insmod。

2. 編譯到內(nèi)核

步驟：

1)拷貝文件 如果要將剛才的驅(qū)動程序直接編譯到內(nèi)核，那么我們必須把hello.c拷貝到內(nèi)核的某個目錄下。

字符設(shè)備可以考慮放到以下目錄：

linux-3.14/drivers/char

 

2)修改Makefile

root@ubuntu:/home/peng/linux-3.14/drivers/char# vim Makefile

修改如下：

該行內(nèi)容是根據(jù)宏CONFIG_HELLO來決定是否編譯hello.c這個文件。

3)修改Kconfig

7 HELLO 取前面步驟CONFIG_HELLO下劃線后面的字符串 8 tristate 表示該模塊最終有3個選項 空 * M 9  表示該模塊依賴的模塊，如果ARCH_EXYNOS4模塊沒有被選中，那么HELLO模塊也不會被編譯到內(nèi)核 10 幫助信息

4) 重新配置 執(zhí)行

make menuconfig

進(jìn)入配置頁面，

輸入 / 可以根據(jù)關(guān)鍵字查找模塊所在位置。

我們添加的模塊文件的位置：

根據(jù)路徑

-> Device Drivers     -> Character devices

找到我們剛才的模塊配置路徑

此處是尖括號，因為我們設(shè)置的屬性是tristate

移動到Help處，可以看到前面我們填充的幫助信息

我們可以按下空格鍵設(shè)置為*，編譯到內(nèi)核中。

選擇Save，

然后再點(diǎn)擊2次Exit，就可以退出。

5)重新編譯內(nèi)核

root@ubuntu:/home/peng/linux-3.14# make uImage

這樣，我們的模塊編譯到了新生成的內(nèi)核模塊文件中。

3. 補(bǔ)充

前面一節(jié)其實最終目的是生成CONFIG_HELLO=y 這個定義信息，并把該信息保存到內(nèi)核根目錄的.config文件中。

其實我們?nèi)绻恍薷腒config，直接在.config中增加這個宏定義也是可以的。

今天內(nèi)容就到這里，還等什么?抓緊操練起來吧。

文中用到的虛擬機(jī)，叫交叉編譯工具，還有源代碼，

到此，關(guān)于“Linux模塊文件如何編譯到內(nèi)核和獨(dú)立編譯成模塊”的學(xué)習(xí)就結(jié)束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實踐的搭配能更好的幫助大家學(xué)習(xí)，快去試試吧！若想繼續(xù)學(xué)習(xí)更多相關(guān)知識，請繼續(xù)關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)站，小編會繼續(xù)努力為大家?guī)砀鄬嵱玫奈恼拢?/p>

文章題目：Linux模塊文件如何編譯到內(nèi)核和獨(dú)立編譯成模塊
文章起源：http://muchs.cn/article2/igeoic.html

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