编写第一个驱动，hello_drv
一、获取内核、编译内核。
这里为什么要获取内核呢，因为我们写的是驱动程序，而不是裸机程序。也就是我们的板子已经烧入进去了uboot、内核，根文件。然后我们要在这个板子的内核的基础上，来编写实现我们需要功能的代码，那么也就是说，我们的驱动代码是依赖于我们的内核的，那为什么需要编译我们的内核呢，这里简单点说就是我们的内核是经过编译后，生成了一些文件，然后烧入进去板子的，那么我们的驱动文件是依赖于这份编译后的内核的，那么我们的驱动代码也需要编译，这里的内核你可以理解成，就像51单片机写代码的时候，需要引入reg52.h，等头文件一样。不多说上正文。
获取内核文件
获取Linux内核文件，可以从Linux Kernel官网下载，这里我使用的是正点原子的mx6ull nand板子，为了跟开发板中的系统一致，避免出现其他问题，所以使用的是linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek,需要的话直接去正点原子liunx开发板A光盘下的例程源码下的03、正点原子Uboot和Linux出厂源码下载就可以了，用韦东山的也可以，不过需改改下网卡驱动口，比较麻烦就不弄了，需要注意的一点是，这里获取的内核，必须和开发板的烧入的内核一样，如果不一样可能出现驱动代码不兼容的情况。
链接：https://pan.baidu.com/s/1f3nxEbToe-FVZc1oBHDw3A?pwd=0106
提取码：0106
编译内核
在编译之前，要在~/.bashrc文件下添加两行内容，来指定编译的平台和工具链
vim ~/.bashrc在行尾添加或修改，加上下面几行
export ARCH=arm
export CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-
然后是打开内核压缩包所在文件夹，如图
输入如下命令解压文件
tar -vxjf linux-imx-4.1.15-2.1.0-g3dc0a4b-v2.7.tar.bz2然后进入文件中，打开终端，开始编译内核，输入如下命令：
新建一个shell脚本：
touch imx6ull_alientek_nand.sh在脚本文件里面添加以下内容：
#!/bin/sh
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- imx_alientek_nand_defconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- all -j16运行脚本：
./imx6ull_alientek_nand.sh注意期间要是出现图形化界面配置，直接点击两次Esc退出就可以了，然后等待编译完成。
二、建立VScode文件，添加路径。
新建一个文件夹，用于保存我们的驱动文件，也就是工程目录。然后利用VSCode打开。然后在文件夹下面，新建一个.vscode文件夹。
使用快捷键shift+ctrl+p,进入配置，点击下面这个配置选择，会自动生成c_cpp_properties.josn文件.
把里面内容换成这个
{
"configurations": [
{
"name": "Linux",
"includePath": [
"${workspaceFolder}/**",
"/home/odf/linux-imx/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek/include",
"/home/odf/linux-imx/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek/arch/arm/include",
"/home/odf/linux-imx/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek/arch/arm/include/generated/",
"/home/odf/linux-imx/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek/arch/arm/include/asm/mach/"
],
"defines": [],
"compilerPath": "/usr/bin/clang",
"cStandard": "c11",
"cppStandard": "c++17",
"intelliSenseMode": "clang-x64"
}
],
"version": 4
}注意，这里的/home/odf/linux-imx/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek/，也就是你们内核所在的路径，如果你们路径不是这个的话就自己手动改一下。
三、了解字符型驱动的编写步骤.
Linux 下的应用程序是如 何调用驱动程序的，Linux 应用程序对驱动程序的调用如图
Linux 驱动有两种运行方式，第一种就是将驱动编译进 Linux 内核中，这样当 Linux 内核启 动的时候就会自动运行驱动程序。第二种就是将驱动编译成模块(Linux 下模块扩展名为.ko)，在
Linux 内核启动以后使用“insmod”命令加载驱动模块。在调试驱动的时候一般都选择将其编译 为模块，这样我们修改驱动以后只需要编译一下驱动代码即可，不需要编译整个 Linux 代码。 而且在调试的时候只需要加载或者卸载驱动模块即可，不需要重启整个系统。总之，将驱动编 译为模块最大的好处就是方便开发，当驱动开发完成，确定没有问题以后就可以将驱动编译进
Linux 内核中，当然也可以不编译进 Linux 内核中，具体看自己的需求。
今天我们编写的数字符型驱动，步骤大概如下
1.引入头文件
2.定义并创建设备信息结构体
3.定义并创建字符设备的文件操作函数结构体
4.编写对应的字符设备的文件操作函数
5.编写入口函数来注册驱动程序，告诉内核：我来啦。
编写入口函数具体实现：
(1)动态分配设备号：使用
alloc_chrdev_region()函数或register_chrdev_region()函数动态分配字符设备号。这些函数将为字符设备分配主设备号和次设备号。(2)初始化字符设备结构体：调用cdev_init()函数来初始化字符设备结构体。该函数需要传入要初始化的struct cdev变量以及指向文件操作函数表的指针。
(3)创建字符设备节点：调用cdev_add()函数将字符设备添加到内核中，在/dev/目录下创建相应的字符设备节点。
(4) 使用 class_create() 函数创建一个设备类，设备类用于在/sys/class目录下创建子目录，以组织同一类设备的相关信息。
(5) 使用 device_create() 函数创建一个设备，并在/dev目录下创建相应的设备节点
6.有入口函数就有出口函数：卸载驱动程序时就会去调用这个出口函数。在模块卸载时，使用 cdev_del() 函数注销字符设备驱动。
(1)使用 unregister_chrdev_region() 函数注销设备号，释放设备号资源。
(2)使用device_destroy销毁设备，删除相应的设备节点
(3)使用class_destroy销毁设备类，释放相关资源
7.调用函数把我们写的出口函数和入口函数告诉内核。
(1)使用module_init(hello_init)把我们编写的入口函数添加进去
(2)使用module_exit(hello_exit)把我们编写的出口函数添加进去
四、编写字符型驱动代码。
1.引入头文件。
这里我们可以仿照下别人的写法，打开内核目录下的drivers/char/1302目录（看名字就猜到该目录下存放应该是字符驱动代码）
接下来就是按照我上面的步骤走了。
1.引入头文件
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/major.h>2.定义并创建设备信息结构体
/* newchrl设备信息结构体 */
struct newchr_dev{
dev_t devid; /* 设备号 */
struct cdev cdev; /* cdev */
struct class *class; /* 类 */
struct device *device; /* 设备 */
int major; /* 主设备号 */
int minor; /* 次设备号 */
};
struct newchr_dev newchr;3.定义并创建字符设备的文件操作函数结构体
/* 2. 定义自己的file_operations结构体 */
static struct file_operations hello_drv = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = hello_drv_open,
.read = hello_drv_read,
.write = hello_drv_write,
.release = hello_drv_close,
};4.编写对应的字符设备的文件操作函数
/* 3. 实现对应的open/read/write等函数，填入file_operations结构体 */
static ssize_t hello_drv_read (struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{
int err;
printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
err = copy_to_user(buf, kernel_buf, MIN(1024, size));
return MIN(1024, size);
}
static ssize_t hello_drv_write (struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{
int err;
printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
err = copy_from_user(kernel_buf, buf, MIN(1024, size));
return MIN(1024, size);
}
static int hello_drv_open (struct inode *node, struct file *file)
{
printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
return 0;
}
static int hello_drv_close (struct inode *node, struct file *file)
{
printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
return 0;
}5.编写入口函数来注册驱动程序，告诉内核：我来啦。
static int __init hello_init(void)
{
/* 动态注册字符设备的流程一般如下：
1.调用 alloc_chrdev_region() 函数申请设备编号。
2.使用 cdev_init() 函数初始化设备描述结构体。
3.使用 cdev_add() 函数将设备号与设备描述结构体关联起来，注册字符设备驱动。
4.使用 class_create() 函数创建一个设备类.
5.使用 device_create() 函数创建一个设备
*/
printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
/*1 创建设备号
根据是否定义了设备号，通过条件判断选择不同的创建方式。
如果定义了设备号，则使用MKDEV宏将主设备号和次设备号合成为设备号，并调用register_chrdev_region()函数注册字符设备号。
如果没有定义设备号，则使用alloc_chrdev_region()函数动态分配设备号，并通过MAJOR和MINOR宏获取分配得到的主设备号和次设备号。*/
if (newchr.major)
{ /* 定义了设备号 */
newchr.devid = MKDEV(newchr.major, 0);
/*register_chrdev_region() 是 Linux 内核中用于向系统申请指定范围内的字符设备编号的函数*/
register_chrdev_region(newchr.devid, NEWCHR_CNT, NEWCHR_NAME);
}
else
{ /* 没有定义设备号 */
alloc_chrdev_region(&newchr.devid, 0, NEWCHR_CNT, NEWCHR_NAME); /* 申请设备号 */
newchr.major = MAJOR(newchr.devid); /* 获取分配号的主设备号 */
newchr.minor = MINOR(newchr.devid); /* 获取分配号的次设备号 */
}
/* 2 初始化cdev
设置cdev结构体的拥有者为当前模块（THIS_MODULE），然后使用 cdev_init() 函数初始化cdev结构体。
参数包括待初始化的cdev结构体和用于操作该设备的file_operations结构体（hello_drv） */
newchr.cdev.owner = THIS_MODULE;
cdev_init(&newchr.cdev, &hello_drv);
/* 3、添加一个cdev */
cdev_add(&newchr.cdev, newchr.devid, NEWCHR_CNT);
/*4 创建设备类
使用 class_create() 函数创建一个设备类，设备类用于在/sys/class目录下创建子目录，以组织同一类设备的相关信息。
该函数的参数包括所属的模块（THIS_MODULE）和设备类的名称（NEWCHR_NAME）。
如果创建失败，IS_ERR() 函数将返回true，表示出错，此时使用 PTR_ERR() 函数返回错误码。 */
newchr.class = class_create(THIS_MODULE, NEWCHR_NAME);
if (IS_ERR(newchr.class)) {
return PTR_ERR(newchr.class);
}
/*5 创建设备
使用 device_create() 函数创建一个设备，并在/dev目录下创建相应的设备节点。
参数包括设备所属的类（newchr.class）、父设备（NULL，如果没有父设备）、设备号（newchr.devid）、设备私有数据（NULL，一般为设备驱动程序提供一个指针）和设备名称（NEWCHR_NAME）。
如果创建失败，IS_ERR() 函数将返回true，表示出错，此时使用 PTR_ERR() 函数返回错误码。 */
newchr.device = device_create(newchr.class, NULL, newchr.devid, NULL, NEWCHR_NAME);
if (IS_ERR(newchr.device)) {
return PTR_ERR(newchr.device);
}
printk("newchr init!\r\n");
return 0;
}6.有入口函数就有出口函数：卸载驱动程序时就会去调用这个出口函数。在模块卸载时，使用 cdev_del() 函数注销字符设备驱动。
/* 6. 有入口函数就应该有出口函数：卸载驱动程序时，就会去调用这个出口函数 */
static void __exit hello_exit(void)
{
/*在模块卸载时，使用 cdev_del() 函数注销字符设备驱动，并使用 unregister_chrdev_region() 函数释放设备号资源。*/
/* 注销字符设备驱动 */
cdev_del(&newchr.cdev);/* 删除cdev */
unregister_chrdev_region(newchr.devid, NEWCHR_CNT); /* 注销设备号 */
device_destroy(newchr.class, newchr.devid);// 销毁设备，删除相应的设备节点
class_destroy(newchr.class);// 销毁设备类，释放相关资源
printk("hello_drv exit!\r\n");
}7.调用函数把我们写的出口函数和入口函数告诉内核。
最后我们需要在驱动中加入 LICENSE 信息和作者信息，其中 LICENSE 是必须添加的，否 则的话编译的时候会报错，作者信息可以添加也可以不添加。
/* 7. 其他完善：提供设备信息，自动创建设备节点 */
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("oudafa");五、编写驱动对应应用代码。
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "stdlib.h"
int main(int argc, char **argv)
{
int fd;
char buf[1024];
int len;
/* 1. 判断参数 */
if (argc < 2)
{
printf("Usage: %s -w <string>\n", argv[0]);
printf(" %s -r\n", argv[0]);
return -1;
}
/* 2. 打开文件 */
fd = open("/dev/newchr", O_RDWR);
if (fd == -1)
{
printf("can not open file /dev/newchr\n");
return -1;
}
/* 3. 写文件或读文件 */
if ((0 == strcmp(argv[1], "-w")) && (argc == 3))
{
len = strlen(argv[2]) + 1;
len = len < 1024 ? len : 1024;
write(fd, argv[2], len);
}
else
{
len = read(fd, buf, 1024);
buf[1023] = '\0';
printf("APP read : %s\r\n", buf);
}
close(fd);
return 0;
}六、编写Makefile。
KERN_DIR = /home/odf/linux-imx/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek
all:
make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules
$(CROSS_COMPILE)gcc -o newcharApp newcharApp.c
clean:
make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean
rm -rf modules.order
rm -f newcharApp
obj-m += newchar.o七、验证hello驱动。
使用make命令把上面驱动生成的.ko文件还有APP文件 通过nfs挂载的方式，传输到开发板上，然后复制到开发板的/lib/modules/4.1.15/下，然后使用insmod命令加载模块。
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