五分鐘帶你掌握Linux編譯驅(qū)動(dòng)、內(nèi)核及應(yīng)用程序
小王是一名剛接觸Linux的新手，看了一些關(guān)于Linux驅(qū)動(dòng)的書(shū)籍之后，買(mǎi)了一塊Cortex?-A9的Arm?開(kāi)發(fā)板，準(zhǔn)備大干一場(chǎng)。編寫(xiě)了第一個(gè)屬于自己的驅(qū)動(dòng)程序并命名為hellodrv.c，程序源碼如下所示。
這個(gè)驅(qū)動(dòng)程序怎么編譯成可以在板子上跑的程序呢，小王經(jīng)過(guò)一番網(wǎng)上查詢，原來(lái)需要交叉編譯工具鏈，小王找到了光盤(pán)資料里的交叉編譯工具并按說(shuō)明正確安裝了交叉編譯工具。
小王編寫(xiě)好的驅(qū)動(dòng)程序?yàn)閔ellodrv.c，要把該驅(qū)動(dòng)程序編譯為模塊，在同一目錄下新建了一個(gè)Makefile文件。編寫(xiě)的Makefile如下。
驅(qū)動(dòng)編譯
小王經(jīng)過(guò)查詢，編譯驅(qū)動(dòng)主要有兩種方式，一種是修改內(nèi)核源碼頂層目錄下的Makefile文件，另外也可以在編譯命令指定架構(gòu)及交叉編譯工具。
1． 修改Makefile
例如Linux內(nèi)核源碼的目錄為/home/vmuser/kernel-imx，打開(kāi)該目錄下的Makefile文件，找到ARCH及CROSS_COMPILE相關(guān)語(yǔ)句，修改為如下所示語(yǔ)句。
如果交叉編譯工具鏈未設(shè)置環(huán)境變量則CROSS_COMPILE設(shè)置為交叉編譯工具鏈的絕對(duì)路徑，設(shè)置如下。
ARCH ?=arm
CROSS_COMPILE ?=/opt/toolchain/bin/arm-none-linux-gnueabi-
修改完之后，直接執(zhí)行make命令，生成了hellodrv.ko文件。
2． 在編譯命令指定
執(zhí)行如下命令進(jìn)行編譯。
$make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabi-
這種方式也可以生成hellodrv.ko，可是驅(qū)動(dòng)要依賴(lài)于內(nèi)核才能跑起來(lái)，小王于是開(kāi)始了Linux內(nèi)核的配置及編譯。
Linux內(nèi)核配置及編譯
編譯內(nèi)核時(shí)指定架構(gòu)和交叉編譯工具的方式同編譯模塊一樣，經(jīng)過(guò)上面的操作，小王已經(jīng)輕車(chē)熟路了。小王還學(xué)會(huì)了首先導(dǎo)環(huán)境變量然后進(jìn)行編譯的方法。
$export ARCH=arm
$export CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabi-
在首次進(jìn)行配置編譯之前，需要清除之前編譯生成的文件，可用如下命令進(jìn)行清除。
$make distclean
接下來(lái)進(jìn)行內(nèi)核的配置，內(nèi)核的配置可以使用如下命令中的一個(gè)。
$make config #基于文本的最為傳統(tǒng)的配置界面，不推薦使用
$make menuconfig #基于文本菜單的配置界面
$make xconfig #要求QT被安裝
$make gconfig #要求GTK+被安裝
這四種方式中，值得推薦的是make menuconfig，它不依賴(lài)于QT或GTK+，且非常直觀。使用make menuconfig命令后，會(huì)進(jìn)入如圖1所示的界面，在該界面根據(jù)需求對(duì)需要編譯進(jìn)內(nèi)核的選項(xiàng)進(jìn)行裁剪。對(duì)于bool型選項(xiàng)，按Y或者N決定是否選擇編譯進(jìn)內(nèi)核。[*]表示選中，[]表示未選中。對(duì)于tristate型選項(xiàng)，根據(jù)需求可以有Y、M、N三種選擇，<*>表示靜態(tài)編譯，
圖1內(nèi)核配置界面
配置完成后，選擇保存，然后退出。配置后會(huì)生成.config文件，該文件保存了配置信息，供Makefile在編譯內(nèi)核時(shí)使用。
在配置界面我們根據(jù)需求把需要的功能以及相應(yīng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)的支持等配置好，然后進(jìn)行內(nèi)核及設(shè)備樹(shù)的編譯。內(nèi)核及設(shè)備樹(shù)編譯用以下命令。
$make zImage /* 編譯為zImage鏡像 */
$make imx6dl-sabresd.dtb /* 單獨(dú)編譯某個(gè)設(shè)備數(shù) */
$make dtbs /* 編譯所有的設(shè)備樹(shù) */
為了加快編譯速度可以在編譯命令后加“-j”選項(xiàng)，例如PC的CPU為4核，則編譯命令如下。
$make zImage -j4
如果要把某些驅(qū)動(dòng)編譯為模塊，則使用如下命令。
$make modules
針對(duì)相應(yīng)的開(kāi)發(fā)板，廠家一般都會(huì)有默認(rèn)的配置，這些配置文件位于內(nèi)核源碼arch/arm/configs目錄下。例如使用如下的默認(rèn)配置。
$make imx_v7_defconfig
如果已有.config文件，可以使用如下命令載入既有的.config配置文件。
$make oldconfig
內(nèi)核及設(shè)備樹(shù)編譯完成后將會(huì)生成zImage和相應(yīng)的dtb文件，按照廠家提供的燒寫(xiě)方式將鏡像燒寫(xiě)到目標(biāo)板。
應(yīng)用程序編譯及文件傳輸
應(yīng)用程序編譯
例如需要編譯的應(yīng)用程序文件為test.c，需要把該程序編譯放到Arm?開(kāi)發(fā)板上運(yùn)行。編譯命令如下。
$arm-none-linux-gnueabi-gcc test.c -o test
這是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的程序，并且只有一個(gè)文件，所以可以采用直接輸入命令進(jìn)行交叉編譯。如果工程較大，這種方式就不可取了，通常需要編寫(xiě)Makefile文件，通過(guò)make程序來(lái)進(jìn)行工程管理。應(yīng)用程序的Makefile范例如下。
編寫(xiě)完Makefile后執(zhí)行make命令即可生成目標(biāo)文件test。
編譯生成的可執(zhí)行文件可以通過(guò)TFTP，NFS等方式下載到開(kāi)發(fā)板，關(guān)于TFTP，NFS服務(wù)器在PC上的搭建可參考網(wǎng)絡(luò)上相關(guān)文章，這里不贅述。
1.NFS文件傳輸
將目標(biāo)板接入局域網(wǎng)或通過(guò)交叉網(wǎng)線與PC主機(jī)相連，設(shè)定目標(biāo)板的IP，使之與主機(jī)在同一網(wǎng)段，然后進(jìn)行遠(yuǎn)程mount操作。將需要傳輸?shù)奈募旁赑C機(jī)搭建的NFS服務(wù)器目錄下。在開(kāi)發(fā)板上執(zhí)行如下操作。
root@M6708-T:~#ifconfig eth0 192.168.1.136 #設(shè)定開(kāi)發(fā)板IP
root@M6708-T:~#ping 192.168.1.168 #ping主機(jī)IP
root@M6708-T:~#mount -t nfs 192.168.1.168:/home/vmuser/nfs/mnt/-o nolock
在進(jìn)行遠(yuǎn)程掛載之前，最好先用ping命令檢查網(wǎng)絡(luò)通信是否正常，只有在能ping通的情況下，才能進(jìn)行正常掛載，否則請(qǐng)檢查網(wǎng)絡(luò)。如果在已經(jīng)ping通的情況下，遠(yuǎn)程掛載出現(xiàn)錯(cuò)誤，請(qǐng)檢查主機(jī)和目標(biāo)機(jī)的其它設(shè)置。
2.TFTP文件傳輸
把需要傳輸?shù)奈募旁赑C機(jī)的tftp服務(wù)器目錄下。TFTP下載命令格式如下。
root@M6708-T: ~#tftp -g -r server-file server-ip
例如：下載IP為192.168.1.168的tftp服務(wù)器的hellodrv.ko文件，在開(kāi)發(fā)板的當(dāng)前目錄下執(zhí)行如下命令。
root@M6708-T: ~#tftp -g -r hellodrv.ko 192.168.1.168
通過(guò)以上任一方式將在PC機(jī)上編譯完成的驅(qū)動(dòng)模塊hellodrv.ko和test應(yīng)用程序拷貝到目標(biāo)板上。
驅(qū)動(dòng)模塊的加載及移除
執(zhí)行如下命令把驅(qū)動(dòng)模塊動(dòng)態(tài)加載進(jìn)內(nèi)核。
$insmod hellodrv.ko
查看加載的模塊使用如下命令。
$lsmod #查看內(nèi)核中的模塊信息
$modinfo hellodrv.ko #查看模塊的描述信息
如需要移除模塊使用如下命令。
$rmmod hellodrv
IoT9000A-LI是廣州致遠(yuǎn)電子有限公司開(kāi)發(fā)的基于M6708-T系列核心板的Arm?工控主板，核心板標(biāo)配處理器為i.MX 6U，Cortex?-A9簡(jiǎn)單雙核。板上集成了大量的外設(shè)接口，包括千兆以太網(wǎng)、音頻、USB、HDMI、LVDS、LCD、miniPCIE、攝像頭、CAN信號(hào)、UART信號(hào)等接口，同時(shí)整合的多功能HD視頻引擎可提供1080P 60fps視頻解碼、1080P 30fps視頻編碼，并帶有2D、3D圖形引擎，可滿足消費(fèi)電子、工業(yè)和汽車(chē)車(chē)載娛樂(lè)系統(tǒng)等新一代應(yīng)用，以及醫(yī)療應(yīng)用的豐富圖形和高響應(yīng)需求。
IoT9000A-LI工控主板產(chǎn)品如下圖所示。
