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外观

​

一、什么是内核驱动？ ​

内核驱动，是指运行在 Linux 内核空间，由内核直接管理和控制的程序，主要负责和硬件打交道，为上层用户程序提供硬件访问的接口。比如：网卡驱动、显卡驱动、USB 设备驱动、磁盘驱动等等。

简单理解：

用户程序 ←→ 系统调用 ←→ 内核驱动 ←→ 硬件设备

  • 内核驱动=硬件与操作系统之间的桥梁

二、什么是内核模块？ ​

内核模块（Kernel Module），是可以被单独编译、按需加载到内核中的一段功能代码。内核模块不仅包括驱动模块，还可以是文件系统、网络协议、扩展功能等。

Linux 内核有两种主要的代码集成方式：

  1. 内置（Built-in）：代码直接被编译进内核本体，开机就加载，不能动态卸载。
  2. 模块（Module）：编译为单独的 .ko 文件，可以在系统运行时用 insmod、modprobe 等命令动态加载/卸载，更加灵活。

大部分硬件驱动都会做成“内核模块”形式，提高灵活性。

三、内核驱动与内核模块的关系 ​

  • 内核驱动有两种存在形式：内置驱动、模块驱动（即驱动模块）。
  • 底层本质都是 “ 内核代码 ” ，只是在集成方式和使用管理上有区别。
类别加载时机是否可卸载文件形式典型命令
内置驱动启动时否无独立文件编译进内核，烧录内核镜像开机即用
模块驱动动态或启动时是.koinsmod, modprobe, rmmod

总结：

我们一般开发时采用模块驱动形式，便于调试和升级。

四、内置驱动测试 ​

我们在上一节中编写了第一个驱动，生成了一个 hello_world.ko 文件，这是内核模块的形式。

这次我们来尝试将这个驱动变为内核驱动，变为内置驱动，首先我们需要在内核目录中找到一个合适的目录中，将我们的这个源码添加进去。

1、内核添加源码 ​

创建一个 02_kernel_helloworld/ 文件夹，具体的路径是：

  • TaishanPi-3-Linux/kernel-6.1/drivers/02_kernel_helloworld

我们将上一节编写的 hello_world.c 复制到 02_kernel_helloworld/ 这个目录下：

继续在 02_kernel_helloworld/ 目录下创建一个新的 Makefile 文件，并且编写以下的内容：

makefile
obj-y += hello_world.o

这次非常的简洁，具体原因我们之后进行详细讲解。

我们需要找到 02_kernel_helloworld/ 这个目录上一级的 TaishanPi-3-Linux/kernel-6.1/drivers/Makefile 文件，在其中添加一句：

makefile
obj-y += 02_kernel_helloworld/

类似于套娃一样，一层套一层，层层的引用。

2、编译内核 ​

可以参考这个这个文档单独编译内核 Debian12单独编译内核

makefile
./build.sh kernel

出现了 .o 文件，就说明源文件被编译了。

3、烧录内核测试 ​

参考 分散镜像烧录 单独烧录 TaishanPi-3-Linux/kernel-6.1/boot.img 内核镜像。

启动之后我们进入系统，输入下面的命令，搜索日志里面所有和 hello 相关的语句：

bash
dmesg | grep -E hello

说明此驱动已经被包含进了内核镜像中了，不需要我们进行手动加载驱动。

五、说明 ​

我们添加内核驱动时，制作的Makefile语句非常的简洁，而且还需要加入上一层的 Makefile 文件中。

这是因为 内置驱动 的编译方式和模块驱动有所不同。

对于模块驱动（生成 ko 文件）：

makefile
obj-m += hello_world.o

而对于内核内置驱动，只需：

makefile
obj-y += hello_world.o

区别分析：

  • obj-m：告诉内核编译系统，对象文件要编译成模块（.ko），可以动态加载/卸载。
  • obj-y：告诉内核编译系统，对象文件要作为内核的一部分被编译和链接，不生成独立模块。

内置驱动其编译目标是直接参与整个内核的编译流程，所使用的编译器是更顶层的配置文件决定的。每级目录下的 Makefile 要递归告知 “ 本目录内容要编译 ” ，所以外层 Makefile 也必须加一行：

makefile
obj-y += 02_kernel_helloworld/

这样内核编译系统会递归进入 02_kernel_helloworld 目录，处理 hello_world.c 源文件。

六、内核源码目录结构和集成流程 ​

Linux 内核采用层层递归编译的方式，目录结构和 Makefile 像“套娃”一样递归引用：

kernel-6.1/
└── drivers/
    ├── Makefile    # 外层汇总
    └── 02_kernel_helloworld/
        ├── Makefile
        └── hello_world.c
  • 顶层 Makefile（ kernel-6.1/drivers/Makefile ）负责收集所有需要编译的子目录和源文件。
  • 各子目录 Makefile（如 02_kernel_helloworld/Makefile ）负责指定本目录的具体编译目标。
  • 编译时，内核会递归查找和编译所有指定的文件，最后整体链接为内核镜像。

这种机制，方便了各个驱动功能的灵活集成和管理，也便于维护和升级。

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