[Linux操作系统]Linux驱动开发入门，从零开始掌握内核编程|linux驱动开发入门与实战pdf,Linux驱动开发入门,Linux操作系统,云主机博士

本教程旨在帮助初学者从零起步，系统掌握Linux驱动开发与内核编程。通过深入浅出的讲解和实践案例，涵盖Linux内核基础、驱动架构、设备树等核心知识。适合希望从事嵌入式开发、系统级编程的读者，助力快速入门并提升实战能力。配套PDF资料提供更全面的参考，助你高效掌握Linux驱动开发精髓。

本文目录导读：

Linux驱动概述
开发环境搭建
Hello World驱动
进阶学习

Linux操作系统因其开源、稳定和高效的特点，在服务器、嵌入式系统和超级计算机等领域得到了广泛应用，而Linux驱动开发则是连接硬件与操作系统的桥梁，对于希望深入了解系统底层和硬件交互的开发者来说，掌握Linux驱动开发至关重要，本文将带领读者从零开始，逐步入门Linux驱动开发。

Linux驱动概述

1、什么是驱动程序？

驱动程序是操作系统中用于管理硬件设备的软件模块，它负责与硬件设备进行通信，提供统一的接口供上层应用程序调用。

2、Linux驱动的分类

Linux驱动主要分为以下几类：

字符设备驱动：用于管理像串口、键盘等可以按字节进行读写的设备。

块设备驱动：用于管理像硬盘、U盘等以块为单位进行读写的设备。

网络设备驱动：用于管理网卡等网络设备。

开发环境搭建

1、安装Linux操作系统

推荐使用Ubuntu或Fedora等发行版，这些系统对开发者友好，社区支持丰富。

2、安装必要的开发工具

GCC编译器：用于编译C代码。

Make工具：用于管理项目的构建过程。

Kernel源码：下载与当前系统版本匹配的内核源码。

sudo apt-get install build-essential linux-headers-$(uname -r)

Hello World驱动

1、编写驱动代码

创建一个简单的字符设备驱动，实现基本的打开、关闭、读写操作。

#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/uaccess.h>
#define DEVICE_NAME "hello_dev"
#define CLASS_NAME "hello"
static int major;
static struct class* hello_class = NULL;
static struct cdev hello_cdev;
static int hello_open(struct inode *inode, struct file *file) {
    printk(KERN_INFO "Hello: Device has been opened
");
    return 0;
}
static int hello_release(struct inode *inode, struct file *file) {
    printk(KERN_INFO "Hello: Device successfully closed
");
    return 0;
}
static ssize_t hello_read(struct file *file, char __user *user_buffer, size_t len, loff_t *offset) {
    printk(KERN_INFO "Hello: Device read called
");
    return 0;
}
static ssize_t hello_write(struct file *file, const char __user *user_buffer, size_t len, loff_t *offset) {
    printk(KERN_INFO "Hello: Device write called
");
    return len;
}
static struct file_operations fops = {
    .open = hello_open,
    .read = hello_read,
    .write = hello_write,
    .release = hello_release,
};
static int __init hello_init(void) {
    printk(KERN_INFO "Hello: Initializing the hello device
");
    major = register_chrdev(0, DEVICE_NAME, &fops);
    if (major < 0) {
        printk(KERN_ALERT "Hello failed to register a major number
");
        return major;
    }
    hello_class = class_create(THIS_MODULE, CLASS_NAME);
    if (IS_ERR(hello_class)) {
        unregister_chrdev(major, DEVICE_NAME);
        printk(KERN_ALERT "Failed to register device class
");
        return PTR_ERR(hello_class);
    }
    if (IS_ERR(device_create(hello_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, DEVICE_NAME))) {
        class_destroy(hello_class);
        unregister_chrdev(major, DEVICE_NAME);
        printk(KERN_ALERT "Failed to create the device
");
        return PTR_ERR(hello_class);
    }
    cdev_init(&hello_cdev, &fops);
    if (cdev_add(&hello_cdev, MKDEV(major, 0), 1) < 0) {
        device_destroy(hello_class, MKDEV(major, 0));
        class_destroy(hello_class);
        unregister_chrdev(major, DEVICE_NAME);
        printk(KERN_ALERT "Failed to add cdev
");
        return -1;
    }
    return 0;
}
static void __exit hello_exit(void) {
    cdev_del(&hello_cdev);
    device_destroy(hello_class, MKDEV(major, 0));
    class_destroy(hello_class);
    unregister_chrdev(major, DEVICE_NAME);
    printk(KERN_INFO "Hello: Goodbye from the LKM!
");
}
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Your Name");
MODULE_DESCRIPTION("A simple Linux char driver");
MODULE_VERSION("0.1");

2、编译驱动模块

编写Makefile文件：

obj-m += hello.o
all:
    make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) modules
clean:
    make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) clean

执行编译命令：

make

3、加载与卸载驱动

加载驱动模块：

sudo insmod hello.ko

查看驱动信息：

dmesg | tail

卸载驱动模块：

sudo rmmod hello

进阶学习

1、理解设备文件

在/dev目录下创建设备文件，以便用户空间程序访问。

sudo mknod /dev/hello_dev c <major> 0

2、用户空间程序测试

编写用户空间程序测试驱动：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
int main() {
    int fd;
    char buffer[100];
    fd = open("/dev/hello_dev", O_RDWR);
    if (fd < 0) {
        perror("Open failed");
        return -1;
    }
    read(fd, buffer, sizeof(buffer));
    write(fd, "Hello, World!", 13);
    close(fd);
    return 0;
}

3、调试技巧

内核日志：通过dmesg查看内核日志。

调试工具：使用kgdb等内核调试工具。

Linux驱动开发是一个复杂而有趣的过程，需要开发者具备一定的操作系统和硬件知识，通过本文的入门介绍，希望读者能够掌握基本的驱动开发流程，为进一步深入学习打下坚实基础。

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