目录（每节开头都可以跳过本节，享受极致体验）

• 前言
• 一、编译生成模块
• • 方法一（推荐）
  • 方法二
  • • 步骤一：进入内核树目录
    • 步骤二：编辑Makefile
    • 步骤三：编辑Kconfig
    • 步骤四：生成.config
    • 步骤五：开始make
• 二、模块的加载和使用
• • 步骤一：插入模块
  • 步骤二：查询模块的`主编号（major number）`
  • 步骤三：创建系统节点
• 三、使用模块
• 参考链接

前言

注：以下全部方法已经过测试。测试环境：

1. 系统：Ubuntu 20.04 LTS
2. 内核：5.11.0-27-generic 与 5.11.0-41-generic

编写好了驱动程序（.c文件）后，下一步是编译、加载和运行。这里讲述如何实现这个操作。

这里默认已经构建好了Linux内核树。如何查询电脑中有无内核树，或是构建新的内核树的具体步骤请参照这篇文章：【超详细】Linux内核树的构建。

一、编译生成模块

(点击跳过本章节)

这里介绍两种方法，任选一种即可。

1. 方法一：在任意目录下编译模块，也是推荐方法。
2. 方法二：在内核树目录下编译模块，步骤较为繁琐。
   
   

方法一（推荐）

随便进入一个文件夹，将驱动代码放进这个目录，比如helloworld.c。

然后，创建一个Makefile，文件内容如下

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

（！！注意make前必须得是Tab缩进符。)

代码解释：

1. obj-m += <文件>：将指定的文件（需要是以.o结尾）设为编译时以模块形式编译（这里并没有开始编译，make那行才是真正的编译命令）
2. make -C <目录>：跳转到指定的目录，读取那里的Makefile
3. M=<目录> ：跳转到指定的目录，执行先前读取的Makefile
4. 总结：先读取内核树下的Makefile，再读取我们写的源码，然后结合二者执行make modules命令

最后，在源代码和Makefile所在目录下运行make，将在相同目录下生成模块helloworld.ko。

方法二

(点击跳过方法二)

假设我们的内核树所在的目录为/lib/modules/5.11.22/build。下面的步骤里都默认这个目录为根目录。如，/drivers实际上是/lib/modules/5.11.22/build/drivers

步骤一：进入内核树目录

进入内核树所在根目录

cd /lib/modules/5.11.22/build

（其实这个build文件夹是个链接，真实目录可以进入文件夹后用pwd查看，或者在上一级文件夹用ll查看）

将编写的驱动的源代码（比如helloworld.c）放在内核树根目录的/drivers/char文件夹下。

步骤二：编辑Makefile

编辑在同一个目录下的Makefile，在末尾添加

obj-$(CONFIG_HELLO_WORLD)	+= helloworld.o

（helloworld.o在这里指定的是编译时寻找的文件。由于示例源代码名为helloworld.c，.c文件将来生成的.o文件就是Makefile中需要指明的目标文件了。）

步骤三：编辑Kconfig

仍然在/drivers/char目录下，编辑Kconfig文件（这是make的配置文件，相当于一般软件菜单栏里的选项功能）。

在文末endmenu之前添加

config HELLO_WORLD
	tristate "HELLO WORLD"

注意，config后面的名称需要和之前Makefile里的对应，对应规则是Makefile中的名称去掉CONFIG_前缀。

tristate意思是告知这个模块可以有三种选项：y，n和m，分别对应编译时包括该模块、不包括该模块和使用模块化特性（祥见下图红框中的黄色高亮部分，更多细节请看参考链接1）。

！！！注意：

1. 一定要找到endmenu所在位置（可能在文件中间，vi/vim用户可以在命令模式输入/endmenu后回车进行搜索），在之前添加，否则不会显示在menuconfig里。
2. tristate前面的是Tab键而非空格。Makefile中，空格和制表符的含义有所不同。
   
   

步骤四：生成.config

回到根目录（即前提中所说的/lib/modules/5.11.22/build）。

cd ../..

设置menuconfig （这里可以在末尾添加-j <最大并发数>来提高效率，如6核CPU可以是-j 12）

make menuconfig

在出现的菜单中进入Device Drivers子目录

然后进入Character drivers子目录

这时在目录最下面应该会出现一条入口
< > HELLO WORLD (NEW)

将光标移到其上，按M键将当前驱动视为可装卸的模块。

然后，通过连按两次Esc来返回上一页，直到退出UI。

退出前会提示是否保存更改，选择Yes即可。

（注：也可以不进行menuconfig这一步，直接运行make后，在显示到helloworld.ko时，会询问驱动类型[n/y/m]，输入m后回车即可）

步骤五：开始make

回到内核树所在根目录（如，这里是/lib/modules/5.11.22/build），开始编译我们的驱动。

运行

make

如果报错，说明驱动的源代码有bug。按照报错的具体提示进行debug，然后重新运行make即可。
（在vi/vim中输入:set number可以开启行号显示）

持续这个过程直至成功。

成功后我们来检查一下是否生成了编译好的驱动程序。

首先，进入内核树的根目录下的/drivers/char目录（我这里的完整路径是/lib/modules/5.11.22/build/drivers/char）。

运行ls命令后，在打印的文件清单中找到编译成功的.ko结尾的驱动程序，就算成功了。

注：快速找到目标文件的方法

1. ls -t可以按照更改时间对文件清单进行排序，最新修改的文件位于清单的开头
2. ls | grep *,ko只会打印清单中以.ko结尾的所有文件。（想了解更多请查询grep命令的用法）

二、模块的加载和使用

(点击跳过本章节)

步骤一：插入模块

在第一步生成的helloworld.ko文件所在的目录下，利用insmod命令，将我们的模块插入到当前操作系统中

sudo insmod helloworld.ko

现在我们来检查一下是否成功载入模块。

使用lsmod命令。它会打印所有已经载入的模块（也可通过grep命令快速找到我们的模块：lsmod | grep hello）

```
$ lsmod
Module                  Size  Used by
helloworld             16384  0
isofs                  49152  1
vboxvideo              36864  0
...					   ...    ...

```

删除的方法也很简单，用rmmod即可：

sudo rmmod helloworld.ko

步骤二：查询模块的主编号（major number）

cat /proc/devices会在打印所有已经载入的模块的同时，显示模块的主编号（major number）（如，下面的情况中，我们的helloworld模块的主编号是237）。

（这里显示的模块名称，应该取决于源代码中alloc_chrdev_region()的 第四个参数 所指定的模块名称。）

$ cat /proc/devices
Character devices:
  1 mem
  4 /dev/vc/0
  4 tty
... ...
237 hello_world
... ...

注意：

1. 如果没有找到自己的驱动的话，可以参照下面的解释：

   不是所有设备驱动都会有用到设备号的，除非驱动里有实现字符设备驱动接口(cdev). 而且还有可能是用了平台设备驱动模型，需要平台设备匹配上才会触发注册设备号等字符设备的操作
   （摘自：https://bbs.csdn/topics/392191032）

2. 如果发现成功载入了模块，但是程序中的printk本应该在载入模块成功时打印消息，却没打印，那么可能是系统不支持printk直接打印到终端。具体的原理及解决方法见这篇文章。
   
   

步骤三：创建系统节点

最后，如果想要在应用程序中使用这个模块（通常是通过/dev/<设备名称>来调用），需要先用mknod命令创建设备文件：mknod /dev/<自定义设备名称> <模块类型> <模块主编号> <模块次编号>

比如

sudo mknod /dev/helloworld c <主编号> <次编号>

（注：删除时使用rm -f /dev/helloworld命令即可）

参数解释：

1. /dev/helloworld：这里，/dev后面的“helloworld”是我为创建出的设备文件起的名字。该名字与之前的步骤没有依赖关系，可以任意更换，只是在后续程序中使用该设备文件的时候，需要与这里起的名字相同（如open("/dev/helloworld", O_RDONLY);）
2. c：代表创建的是字符型设备（char device）
3. <主编号>：我的模块的主编号（major number），可以在源代码中用MAJOR()函数得到，也可通过cat /proc/devices命令来找到
4. <次编号>：模块的次编号（minor number），通常是1（详见这篇文章：linux设备驱动第三版 - 主次编号）

成功后，输入

ls /dev

就应该可以找到创建好的设备文件并且在应用程序的代码里使用了

（注：嫌输出太长可以用ls /dev | grep hello命令过滤输出）。

此外，移除节点的方法是rm -f命令：

sudo rm -f /dev/helloworld.c

三、使用模块

(还跳？都已经到文章结尾了)

使用Linux系统自带的open，read等函数，就能够使用我们的驱动了。
如：

int buf[100];
int fd = open("/dev/helloworld", O_RDONLY);
read(fd, buf, 99);

参考链接

浅谈Kconfig、Makefile、.config之间的关系 - cnblog

如何让 printk 打印到终端 - Xav Pan

Linux lsmod 命令 - 菜鸟教程