第一章 linux设备驱动开发之环境搭建（基于exynos4412）

1、搭建开发板运行环境

1.1、交叉开发模式

在主机平台（如Ubuntu）用交叉编译器编译出可在其他平台（如ARM）运行的代码的过程。

安装交叉编译工具链

第一步：如果ubuntu版本太高，是64bit系统，在安装交叉编译工具之前需要先安装 32 位的兼容库
sudo apt-get install lib32ncurses5 lib32z1

第二步：拷贝gcc-4.6.4.tar.xz到linux中家目录下并解压
tar -xvf gcc-4.6.4.tar.xz

第三步：配置环境变量
sudo vim /etc/bash.bashrc

/* 添加交叉编译工具链的路径到系统脚本
    在末尾添加
    注意路径要根据gcc-4.6.4的实际路径修改 		
    */
  	export PATH=/home/hqyj/gcc-4.6.4/bin:$PATH
    

第四步：使配置文件生效(更新脚本)
source /etc/bash.bashrc
第五步：验证交叉编译工具是否配置成功
arm-n //然后按Tab键补全， 如果能补全为arm-none-linux-gnueabi- 表示安装交叉编译工具成功了

1.2、启动运行开发板

启动流程

上电->运行BootLoader(启动加载程序)->加载kernel(内核程序)->linux3.0以上加载dtb文件(设备树)->挂载 rootfs(根文件系统)

通过网络启动内核

a. 在虚拟机搭建tftp服务

sudo apt install tftpd-hpa tftp-hpa //安装

sudo vim /etc/default/tftpd-hpa //配置

修改成如下：

TFTP_USERNAME="tftp"				  

TFTP_DIRECTORY="/home/hqyj/tftpboot"	#共享文件的路径

TFTP_ADDRESS="0.0.0.0:69"			    

TFTP_OPTIONS="-l -c -s"          #权限设置

创建共享文件

mkdir /home/hqyj/tftpboot

修改共享文件夹及文件的权限

sudo chmod 0777 /home/hqyj/tftpboot

//启动服务

sudo service tftpd-hpa restart

将uImage和dtb文件放入/home/hqyj/tftpboot文件夹下，并修改权限

sudo chmod 0777 /home/hqyj/tftpboot/*

b.在开发板中设置uboot参数

pri //输出当前环境信息

set bootcmd tftp 0x41000000 uImage \; tftp 0x42000000 exynos4412-fs4412.dtb \; bootm 0x41000000 - 0x42000000 //设置uboot启动命令：下载uImage到0x41000000;下载dtb到0x42000000;启动内核，中间"-"为预留 ramdisk(虚拟内存盘)，（ps: exynos4412初始内存地址为0x40000000）。

set ipaddr 192.168.9.9 //设置【开发板】的ip地址

set serverip 192.168.9.99 //设置【虚拟机】的ip地址(跟虚拟机一致)

set gatewayip 192.168.9.1 //设置网关

set netmask 255.255.255.0 //设置子网掩码

​ save //保存环境变量

注意：

​ 保证虚拟机和开发板在同一个网段；

​ 设置的serverip要与虚拟机的ip地址保持一致；

​ 设置完成需要对数据进行保存，否则断电数据丢失；

确认是否建立好网络通信：

在开发板上通过ping命令检测

​ ping 192.168.9.99

出现的结果：

host 192.168.9.99 is alive

​ 说明网络连通；

​ ping failed; host 192.168.9.99 is not alive

​ 说明网络未连通；

分析错误原因：

• ​ 检测网线是否连通；

• ​ 检测参数是否都正确；

• ​ 检测serverip是否和虚拟机的ip一致;

• ​ 检测虚拟机桥接的网卡是否正确（桥接模式，网卡一致）；

• 

c.通过nfs去挂载rootfs

1. 需要一个根文件系统-rootfs.tar.xz，解压到Ubuntu

   sudo tar -xvf rootfs.tar.xz -C /opt/4412/

2. 配置nfs服务器，让/opt/4412/rootfs可以被挂载

   sudo apt install nfs-kernel-server //搭建nfs服务器

   sudo vim /etc/exports //添加nfs配置文件

   最后一行加入以下内容

   /opt/4412/rootfs *(rw,sync,no_subtree_check,no_root_squash) //文件路径 *（读写权限，保证数据的一致性，不检查父目录权限，不映射root用户）

   sudo service nfs-kernel-server restart //重启nfs服务器

   sudo mount -t nfs localhost:/opt/4412/rootfs/ /test //挂载测试

   ls /test //有显示rootfs文件目录则挂载成功

   sudo umount /test //取消挂载

3. 在开发板中指定内核挂载 /opt/4412/rootfs

   set bootargs clk_ignore_unused root=/dev/nfs nfsroot=192.168.9.99:/opt/4412/rootfs,v3 rw console=ttySAC2,115200init=/linuxrc ip=192.168.9.9

   save

   ​ 注释：

   ​ bootargs ： 是uboot传递给内核的启动参数，是一个字符串

   ​ console = ttySAC2 告诉内核启动时调试信息从串口2输出

   ​ init = /linuxrc 告诉内核linux的第一个用户进程是/linuxrc

   ​ root=/dev/nfs 表示根文件系统在网络上

   ​ nfsroot=192.168.9.99:/opt/4412/rootfs 挂载文件服务器IP及路径

   ​ ip=192.168.9.9 告诉内核开机时内核的ip地址(静态分配IP)

   4.开机重启，能显示目录则完成nfs挂载

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2. 配置驱动模块编译环境

2.1、保证有能正常编译的linux内核源码

​ linux内核官网下载链接
​ 这里选择3.14版本 https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/v3.x/linux-3.14.tar.xz

​ 在开发主机(虚拟机)上解压(建议解压在非网络挂载目录下)

​ tar -xvf linux-3.14.tar.xz

2.2、修改内核源码中Makefile中的体系架构以及交叉编译工具链

~/linux-3.14$ vim Makefile //内核源码路径

 ARCH ?= arm		#处理器架构
 CROSS_COMPILE ?= arm-linux-	#配置交叉编译工具

2.3、选择芯片配置(这里选用参考基于arm架构的处理器exynos系列)

~/linux-3.14$ make exynos_defconfig

2.4、编译生成专用uImage

~/linux-3.14$ make uImage

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2.5、编写编译模块的Makefile(在nfs挂载目录下创建)

/opt/4412/rootfs/dri_modules/hello_module$ vi Makefile

​ 创建Makefile并添加以下代码

# If KERNELRELEASE is defined, we've been invoked from the
# kernel build system and can use its language.
OBJ = hello
ifneq ($(KERNELRELEASE),)
 obj-m := $(OBJ)_module.o
# Otherwise we were called directly from the command
# line; invoke the kernel build system.
else
 KERNELDIR ?= ~/linux-3.14
 PWD := $(shell pwd)
default:
    $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
clean:
    rm *.symvers  *.order *.ko *.mod.c  *.o
endif

2.6、编写“helloworld”模块(在nfs挂载目录下创建)

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");		//许可证说明

static int hello_init(void)			//模块“构造函数”初始化函数
{
    
        printk(KERN_ALERT "Hello, world\n");
        return 0;
}
static void hello_exit(void)		//模块“析构函数”卸载函数
{
    

        printk(KERN_ALERT "Goodbye, cruel world\n");
}

module_init(hello_init);	//申明模块的“构造函数”是hello_init, 当插入此模块的时候会被内核激活的函数
module_exit(hello_exit);	申明模块的“析构函数”是hello_exit, 当从内核移除模块的时候会被调用

2.7 编译模块并在开发板上运行测试

​ make //使用make命令编译，生成下面文件则编译成功

​ 在开发板上测试模块

​ insmod hello_module.ko //模块加载，成功则打印Hello, world

​ rmmod hello_module //模块卸载，成功则打印Goodbye, cruel world

​ 卸载模块出现以下提示，按提示创建目录文件即可

​ rmmod: can’t change directory to ‘/lib/modules’: No such file or directory

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​ 至此完成简单的linux设备驱动开发环境搭建。

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