​​​​​​参考文章：详细到吐血 —— 树莓派驱动开发入门：从读懂框架到自己写驱动_树莓派 编译驱动-CSDN博客

目录

一、对驱动的认识

为什么要学习驱动？    

设备号的作用

二、基于内核驱动框架编写驱动代码流程

1、根据上层需求，修改内核驱动代码

2、手动生成设备

3、内核模块编译

(1)、修改Makefile

(2)、进行模块编译

(3)、驱动测试步骤

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一、对驱动的认识

首先百度百科给的这个定义比较专业化，并不容易理解，还是不明白驱动到底是个啥玩意。
    百度百科：驱动，计算机软件术语，是指驱动计算机里软件的程序。驱动程序全称设备驱动程序，是添加到操作系统中的特殊程序，其中包
含有关硬件设备的信息。此信息能够使计算机与相应的设备进行通信。驱动程序是硬件厂商根据操作系统编写的配置文件，可以说没有驱动
程序，计算机中的硬件就无法工作
 

为什么要学习驱动？    

从我的学习过程来说，比如学习51单片机时，我们要学习许多外设开发，这时我们就要写相关驱动代码，让外设能正常跑起来，如点亮LED灯等等，完成相应功能。在树莓派开发简单是因为有厂家提供的wiringPi库，实现超声波，实现继电器操作，做灯的点亮…都非常简单。但要自己写对应的驱动代码难度非常大，用树莓派学习的目的不仅是为是体验其强大便捷的wiringPi库，更要通过树莓派学会linux内核开发，驱动编写等，做一个属于自己的库。

设备号的作用

1.区分硬件设备

linux一切皆为文件，其设备管理同样是和文件系统紧密结合。在目录/dev下都能看到鼠标，键盘，屏幕，串口等设备文件，硬件要有相对应的驱动，那么open怎样区分这些硬件呢？

依靠文件名与设备号。在/dev下ls -l可以看到

 

前面的10 、5、29那一列是主设备号，后一列是次设备号。

设备号又分为：主设备号用于区别不同种类的设备；次设备号区别同种类型的多个设备。 

索引驱动在驱动链表中的位置

内核中存在一个驱动链表，管理所有设备的驱动。 驱动开发无非以下两件事：

• 编写完驱动程序，加载到内核
• 用户空间open后，调用驱动程序

驱动插入到链表的位置（顺序）由设备号检索。

二、基于内核驱动框架编写驱动代码流程

1、根据上层需求，修改内核驱动代码

所谓框架，就是定死的东西，基本的语句必须要有，少一个都不行。

虽然有这么多的代码，但核心运行的就两个printk。

#include <linux/fs.h>		 //file_operations声明
#include <linux/module.h>    //module_init  module_exit声明
#include <linux/init.h>      //__init  __exit 宏定义声明
#include <linux/device.h>	 //class  devise声明
#include <linux/uaccess.h>   //copy_from_user 的头文件
#include <linux/types.h>     //设备号  dev_t 类型声明
#include <asm/io.h>          //ioremap iounmap的头文件static struct class *pin4_class;  
static struct device *pin4_class_dev;static dev_t devno;                //设备号
static int major =231;  		   //主设备号
static int minor =0;			   //次设备号
static char *module_name="pin4";   //模块名//pin4_open函数
static int pin4_open(struct inode *inode,struct file *file)
{printk("pin4_open\n");  //内核的打印函数，和printf类似return 0;
}//pin4_write函数
static ssize_t pin4_write(struct file *file,const char __user *buf,size_t count, loff_t *ppos)
{printk("pin4_write\n");return 0;
}static struct file_operations pin4_fops = {.owner = THIS_MODULE,.open  = pin4_open,.write = pin4_write,
};int __init pin4_drv_init(void)   //驱动的真正入口
{int ret;devno = MKDEV(major,minor);  //创建设备号ret   = register_chrdev(major, module_name,&pin4_fops);  //注册驱动  告诉内核，把这个驱动加入到内核驱动的链表中pin4_class=class_create(THIS_MODULE,"myfirstdemo");  //由代码在/dev下自动生成设备pin4_class_dev =device_create(pin4_class,NULL,devno,NULL,module_name);  //创建设备文件return 0;
}void __exit pin4_drv_exit(void)
{device_destroy(pin4_class,devno);class_destroy(pin4_class);unregister_chrdev(major, module_name);  //卸载驱动}module_init(pin4_drv_init);  //入口:内核加载驱动的时候，这个宏会被调用，而真正的驱动入口是它调用的函数
module_exit(pin4_drv_exit);
MODULE_LICENSE("GPL v2");

2、编写上层应用代码

在上层访问一个设备跟访问普通的文件没什么区别。试写一个简单的open和write去操作设备"pin4"。

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>int main()
{int fd;fd = open("/dev/pin4",O_RDWR);if(fd < 0){printf("open failed\n");perror("reson");}else{printf("open success\n");}return 0;
}

static的作用

内核代码数量庞大，为了防止与其他的文件有变量命名冲突，static限定变量的作用域仅仅只在这个文件。

2、手动生成设备

一般不会手动生成设备的，都是代码自动生成，为了便于理解。

进入/dev目录下，mknod是用来生成设备的，查看使用方法：mknod --help

 使用命令mknod,创建一个设备名为pindev,类型为c ,主设备号为1，次设备号为2。

sudo mknod pindev c 1 2

使用命令进行该设备查找：

ls -l |grep pindev

创建成功出现

 3、内核模块编译

将驱动框架代码拷贝至linux-rpi-4.14.y/drivers/char/目录下，创建pin4_dev.c文件。

(1)、修改Makefile

进入到linux-rpi-4.14.y/drivers/char/下，输入命令：

vi Makefile

当然不一定要放在/char下。但注意：放在哪个文件夹下，就修改那个文件夹的Makefile即可。

 添加指令

obj-m                           += pin4_dev.o

 如图：

 (2)、进行模块编译

回到源码目录/linux-rpi-4.14.y再执行下面指令

ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- KERNEL=kernel7 make -j4 modules 

编译结果如下图所示：  

在 linux-rpi-4.14.y/drivers/char/生成了pin4_dev.ko文件。

将pin4_dev.ko文件发送到树莓派：

scp pin4_dev.ko 用户名@树莓派ip地址：绝对路径

在将上层应用代码写入创建为pin4test.c文件里利用交叉编译，将编译成的可执行文件发送到树莓派里。

arm-linux-gnueabihf-gcc pin4test.c -o pin4test

将pin4test文件发送到树莓派：

scp pin4test 用户名@树莓派ip地址：绝对路径

(3)、驱动测试步骤

 内核驱动装载：sudo insmod xxx.ko

 查看是否成功，可以在/dev下查看

ls /dev/pin4 -l

或者lsmod查看内核挂载的驱动

如果想要卸载内核驱动：sudo rmmod xxx  不需要写ko

卸载了，如果想要恢复，可以：sudo insmod xxx.ko
 

运行上层可执行文件

./pin4test

运行结果：

没有访问权限，需要添加：

解决方法1：sudo ./pin4test ,不对所有普通用户访问（不好）

解决方法2：增加“所有用户都可以访问的权限”（建议） 

sudo chmod 666 /dev/pin4

拓展 >> chmod 命令用于更改文件/文件夹的属性（读，写，执行）

permission to:  user(u)   group(g)   other(o)     /¯¯¯\      /¯¯¯\      /¯¯¯\
octal:            6          6          6
binary:         1 1 0      1 1 0      1 1 0
what to permit: r w x      r w x      r w xwhat to permit - r: read, w: write, x: executepermission to  - user: the owner that create the file/foldergroup: the users from group that owner is memberother: all other users

注意：chmod 744 仅允许用户(所有者)执行所有操作，而组和其他用户只允许读。

是否执行成功：demsg指令查看内核打印信息

用dmesg命令显示内核缓冲区信息，并通过管道筛选与pin4相关信息

dmesg | grep pin4

当看到这两个打印信息： pin4_open和pin_write

说明内核的printk已经被成功调用，我们已经成功完成了上层对内核的调用 !