c语言开发Linux驱动程序的完整步骤

你知道键盘敲下去、鼠标动一下，Linux 系统是怎么知道的吗？其实啊，都是驱动程序在中间搭线呢。用 C 语言开发 Linux 驱动，听着好像是高手才敢碰的活儿，其实不然，只要把步骤拆解开，一步一步来，新手也能摸着门道。今天兔子哥就给大家讲讲，用 C 语言开发 Linux 驱动程序的完整步骤，都是实战里总结出来的，一起往下看吧！

一、先把环境搭好，别上来就写代码

开发 Linux 驱动，环境可得准备对了，不然写好的代码都跑不起来，你说气人不气人？
首先，得有个 Linux 系统，兔子哥建议用 Ubuntu 或者 CentOS，这些发行版对驱动开发支持比较好，安装起来也方便。然后呢，要装内核源码和内核头文件，因为驱动是要跟内核打交道的，没有这些，编译都通不过。安装命令大概是这样的（以 Ubuntu 为例）：
plaintext

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

这里的uname -r能获取当前系统的内核版本，安装对应版本的头文件，这点很重要，版本不对的话，后面编译会报错，我当初就踩过这个坑，折腾了半天才发现是版本不匹配。
还得有个编译器，gcc 肯定是要的，再加个 make 工具，编译驱动全靠它们。哦对了，最好再装个调试工具，比如 dmesg，后面看驱动输出信息用得上。

二、写驱动代码，从最简单的 “Hello World” 开始

别一上来就想写复杂的驱动，先整个最基础的，让驱动能加载、能卸载，打印点信息就行，就像学 C 语言先写 Hello World 一样。
用 C 语言写驱动，结构跟普通 C 程序不太一样，它得包含内核的头文件，比如#include 和#include 。然后呢，得有两个核心函数：一个是驱动加载时执行的（用module_init指定），一个是驱动卸载时执行的（用module_exit指定）。
举个例子，代码大概长这样：
c运行

#include #include // 驱动加载时调用static int __init hello_drv_init(void) {printk("Hello, Linux Driver! 我加载啦~\n");return 0;}// 驱动卸载时调用static void __exit hello_drv_exit(void) {printk("Bye bye, 我卸载啦~\n");}// 注册这两个函数module_init(hello_drv_init);module_exit(hello_drv_exit);// 许可证信息，必须要有，不然加载会警告MODULE_LICENSE("GPL");

这里用printk而不是printf，因为驱动运行在内核态，printf是用户态的函数，用不了，这点可得记牢了。

三、写个 Makefile，告诉编译器怎么编译

驱动代码写完了，怎么编译呢？这时候就需要 Makefile 了，它就像个说明书，告诉编译器 “该用哪个内核源码编译，输出文件名是啥”。
一个简单的 Makefile 大概是这样的：
plaintext

obj-m += hello_drv.o  # 要编译的驱动文件名，这里是hello_drv.c# 指定内核源码路径，用当前系统的内核KERNELDIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/build# 当前目录PWD := $(shell pwd)# 默认编译命令default:make -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules# 清理编译生成的文件clean:make -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) clean

写的时候注意，make前面的缩进必须是 Tab 键，用空格的话会报错，这点特别坑，兔子哥当初就因为这个卡了好久，你说冤不冤。

四、编译驱动，生成.ko 文件

环境、代码、Makefile 都准备好了，接下来就是编译了。在终端里进入代码所在的目录，敲个make命令，回车等着就行。
如果一切顺利，会生成一个.ko文件，这就是编译好的驱动模块。要是报错了，别慌，看看错误信息，大多是内核头文件没装对，或者 Makefile 格式错了。比如提示 “no rule to make target”，大概率是 KERNELDIR 路径不对，检查一下是不是跟uname -r的版本对上了。

五、加载和卸载驱动，看看效果

驱动编译好了，怎么用呢？得加载到内核里才行。用insmod命令加载，比如：
plaintext

sudo insmod hello_drv.ko

加载成功的话，用dmesg命令就能看到我们在hello_drv_init里打印的 “Hello, Linux Driver! 我加载啦～”。
想卸载的话，用rmmod命令：
plaintext

sudo rmmod hello_drv

再用dmesg看看，是不是出现了 “Bye bye, 我卸载啦～”？这就说明驱动能正常工作了。
对了，加载后还可以用lsmod命令看看驱动是不是在列表里，确认一下加载成功没。

六、进阶一点：写个简单的字符设备驱动

前面那个只是个 “打招呼” 的驱动，没啥实际功能。想控制硬件，得做字符设备驱动，比如模拟一个简单的设备，能读能写。
字符设备驱动得注册设备号，创建设备文件，还得实现open、read、write这些操作函数。大概步骤是：

1. 在module_init里申请设备号（用alloc_chrdev_region）。
2. 定义file_operations结构体，把自己实现的open、read等函数放进去。
3. 注册字符设备（用cdev_add），创建设备文件（可以用class_create和device_create自动创建）。
4. 在module_exit里释放资源，把申请的设备号、创建的设备文件都清理掉。

这里面细节挺多的，比如file_operations里的函数参数，read函数要把数据从内核态拷贝到用户态，得用copy_to_user函数，不能直接赋值，不然会出问题。我第一次写的时候就直接用了赋值，结果用户态读出来全是乱码，后来才知道内核态和用户态的内存是隔离的。

七、调试驱动，出了问题别慌

驱动开发嘛，不出 bug 才奇怪呢。调试的时候，dmesg是个好东西，printk打印的信息都在里面，能帮你定位哪里错了。
如果驱动加载就崩溃，可能是指针没初始化，或者访问了非法内存。这时候可以用dmesg看看崩溃时的调用栈，大概能猜到是哪个函数出了问题。
还有个小技巧，编译驱动的时候可以加-DDEBUG选项，在代码里用DEBUG宏包一些调试信息，这样调试的时候能打印更多细节，发布的时候关掉就行，很方便。
最后说点我的心得，开发 Linux 驱动，最重要的是耐心，一步一步来，别想着一口吃个胖子。刚开始可以先照着例子改，理解每个函数的作用，慢慢再自己写。内核文档也得多看，/usr/src/linux-headers-xxx/Documentation里有很多驱动开发的说明，比瞎琢磨强多了。
其实啊，驱动开发没那么神秘，就是跟内核 “打交道”，按它的规则来，它就给你干活。遇到问题别灰心，多试几次，你会发现，自己写的驱动能控制硬件的时候，那种成就感，嘿，别提多爽了。希望这些步骤能帮到你，动手试试吧！

标签： linux-headers- 调试工具