Linux bsp驱动学习三：模块参数和模块之间通信

​ 为了增加模块的灵活性，可以给模块添加参数。模块参数可以控制模块的内部逻辑，从而使模块在不同的情况下，完成不同的功能，简单的说，模块参数就像函数的参数一样。

一、模块参数

​ 用户空间的应用程序可以接受用户的参数，设备驱动程序有时候也需要接受参数。

​ 例如一个模块可以实现两种相似的功能，这时可以传递一个参数到驱动模块，以决定其使用哪一种功能。参数需要在加载模块时指定，

例如 inmod xxx.ko param=1。

​ 可以用“module_param(参数名，参数数据类型，参数读写权限)”来为模块定义个参数

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static long a = 1;
static int b = 1;
module_param(a, long, S_IRUGO);
module_param(b, int, S_IRUGO);

​ 参数数据类型可以是 byte、short、ushort、int、uint、long、ulong、bool 和 charp（字符指针类型）。模块参数的类型中没有浮点类型，因为通常不在内核中使用浮点数。。

二、模块的文件格式ELF

​ 了解模块以何种格式存储在硬盘中，对于理解模块间怎样通信是非常有必要的。使用 file 命令可以知道 hello.ko 模块使用的是 ELF 文件格式，命令如下：

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root@igkboard:~/workdir/01# file kernel_hello.ko 
kernel_hello.ko: ELF 32-bit LSB relocatable, ARM, EABI5 version 1 (SYSV), BuildID[sha1]=e83d8bb2113c7027d689b7ecc1a5eb995389532d, not stripped

下表描述的是ELF目标文件的总体结构。省去了ELF 一些繁琐的结构，把最主要的结构提取出来，形成了下表的文件基本结构图

ELF 文件基本结构图
ELF Header
.text
.data
其他
.Section Table
.symtab
其他
  • ELF Header 头位于文件的最前部。其包含了描述整个文件 的基本属性，例如 ELF 文件版本、目标机器型号、程序入 口地址等。
  • .text 表示代码段，存放文件的代码部分。
  • .data 表示数据段，存放已经初始化的数据等。
  • .Section Table 表描述了 ELF 文件包含的所有段的信息，例如每个段的段名、段的长度、在文件中的偏移、读写权限及段的其他属性。
  • .symtab 表示符号表。符号表是一种映射函数到真实内存地址的数据结构。其就像一个字典，其记录了在编译阶段，无法确定地址的函数。该符号表将在模块文件加载阶段，由系统赋予真实的内存地址。

三、模块之间的通信

​ 模块是为了完成某种特定任务而设计的。其功能比较单一，为了丰富系统的功能，所以模块之间常常进行通信。它们之间可以共享变量、数据结构，也可以调用对方提供的功能函数。

modules_temp

模块2的加载过程为：

      1. 使用insmod 模块2.ko加载模块2.
      2. 内核为模块2分配空间，然后将模块的代码和数据装入分配内存中。
      3. 内核发现符号表中有函数1，函数2可以导出，于是将其内存地址记录在内核符号表中

等到模块1加载进内核时，系统会执行以下操作：

  1. insmod命令会为模块分配空间，然后将模块的代码和数据装入内存中去。
  2. 内核在模块1的符号表（symtab）中发现一些未解析的函数，而这些函数的定义位于模块2的代码中。所以模块1会通过内核符号表，查找到相应的函数，并将函数地址填到模块1的符号表中。

​ 于是，通过模块1加载的过程之后，模块1就可以使用模块2提供的“函数1”和”函数2”了

四、模块中间的通信实例

​ 本实例通过两个模块介绍模块之间的通信。模块 add_sub 提供了两个导出函数 add_integer()和 sub_integer()，分别完成两个数字的加法和减法。模块 test 用来调用模块 add_sub 提供的两个方法，完成加法或者减法操作。

工程截图

image-20230418225107329

1、add_sub模块

​ 模块 add_sub 中提供了一个加法函数和一个减法函数，其 add_sub.c 文件如下：

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/*********************************************************************************
 *      Copyright:  (C) 2023 Noah<njy_roxy@outlook.com>
 *                  All rights reserved.
 *
 *       Filename:  add_sub.c
 *    Description:  This file 
 *                 
 *        Version:  1.0.0(2023年04月18日)
 *         Author:  Noah <njy_roxy@outlook.com>
 *      ChangeLog:  1, Release initial version on "2023年04月18日 06时18分26秒"
 *                 
 ********************************************************************************/


#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include "add_sub.h"

long add_integer(long a, long b)            //函数返回a+b的和
{
    return a+b;
}

long sub_integer(long a, long b)            //函数返回a和b的差
{
    return a-b;
}

EXPORT_SYMBOL(add_integer);             //导出加法函数
EXPORT_SYMBOL(sub_integer);         //导出减法函数

MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
MODULE_AUTHOR("NongJieYing <njy_roxy@outlook.com>");

add_sub.h:

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/********************************************************************************
 *      Copyright:  (C) 2023 Noah<njy_roxy@outlook.com>
 *                  All rights reserved.
 *
 *       Filename:  add_sub.h
 *    Description:  This file 
 *
 *        Version:  1.0.0(2023年04月18日)
 *         Author:  Noah <njy_roxy@outlook.com>
 *      ChangeLog:  1, Release initial version on "2023年04月18日 06时32分48秒"
 *                 
 ********************************************************************************/

#ifndef _ADD_SUB_H_
#define _ADD_SUB_H_

long add_integer(long a, long b); 
long sub_integer(long a, long b); 

#endif

对add_sub.c的Makefile

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KERNEL_DIR := /home/noah/imx6ull/bsp/kernel/linux-imx 
PWD :=$(shell pwd)
appname += add_sub
obj-m := $(appname).o
PRINC_INC = $(PWD)
EXTRA_CFLAGS += -I $(PRINC_INC) 

modules:
    $(MAKE) -I $(PRINC_INC) -C $(KERNEL_DIR) M=$(PWD) modules
    @make clear

clear:
    @rm -f *.o *.cmd *.mod *.mod.c
    @rm -rf *~ core .depend .tmp_versions  modules.order -f
    @rm -f .*ko.cmd .*.o.cmd .*.o.d
    @rm -f *.unsigned

clean:
    @rm -f *.ko

2、test模块

test.c:

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 *      Copyright:  (C) 2023 Noah<njy_roxy@outlook.com>
 *                  All rights reserved.
 *
 *
 *       Filename:  test.c
 *    Description:  This file 
 *                 
 *        Version:  1.0.0(2023年04月18日)
 *         Author:  Noah <njy_roxy@outlook.com>
 *      ChangeLog:  1, Release initial version on "2023年04月18日 06时39分31秒"
 *                 
 ********************************************************************************/


#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include "add_sub.h"

static long a =1; 
static long b =1; 
static int AddOrSub = 1;
static __init int test_init(void)
{
    long result = 0;
    printk(KERN_ALERT "test init\n");
    if(AddOrSub == 1)
    {   
        result = add_integer(a, b); 
    }   
    else
    {   
        result = sub_integer(a, b); 
    }   
    printk(KERN_ALERT "The %s result is %ld\n", AddOrSub==1?"Add":"Sub", result);
    return 0;
}

static __exit void test_exit(void)
{
    printk(KERN_ALERT "test exit\n");
}

module_init(test_init);
module_exit(test_exit);

module_param(a, long, S_IRUGO);
module_param(b, long, S_IRUGO);
module_param(AddOrSub, int, S_IRUGO);

//描述信息
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
MODULE_AUTHOR("NongJieYing <njy_roxy@outlook.com>");
MODULE_DESCRIPTION("The module for testing module params and EXPORT_SYMBOL");
MODULE_VERSION("V1.0");

test.c的Makefile：

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KERNEL_DIR := /home/noah/imx6ull/bsp/kernel/linux-imx 
PWD :=$(shell pwd)
appname += test
obj-m := $(appname).o
PRINC_INC = $(PWD)/
EXTRA_CFLAGS += -I $(PRINC_INC)
KBUILD_EXTRA_SYMBOLS  =$(PWD)/../add_sub/Module.symvers
INCLUDES := $(PWD)

modules:
    $(MAKE) -I $(PRINC_INC) -C $(KERNEL_DIR) M=$(PWD) modules
    @make clear
clear:
    @rm -f *.o *.cmd *.mod *.mod.c
    @rm -rf *~ core .depend .tmp_versions modules.order -f
    @rm -f .*ko.cmd .*.o.cmd .*.o.d
    @rm -f *.unsigned

clean:
    @rm -f *.ko

分别在各自的文件夹下执行make，各自复制文件到tftp文件夹下，然后由开发板下载至开发板内存内

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# 开发板下
root@igkboard:~/workdir# tftp -gr add_sub.ko 192.168.0.202
root@igkboard:~/workdir# ls
01  02  add_sub.ko
root@igkboard:~/workdir# tftp -gr test.ko 192.168.0.202
root@igkboard:~/workdir# ls
01  02  add_sub.ko  test.ko
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# 开发板下
# 先加载add_sub.ko模块，test模块才能访问add_sub模块提供的导出函数
root@igkboard:~/workdir/04# insmod add_sub.ko 
# 再使用insmod加载模块，并传递参数到模块中。参数AddOrSub=1表示a+b
root@igkboard:~/workdir/04# insmod test.ko a=4 b=5 AddOrSub=1
root@igkboard:~/workdir/04# dmesg | tail -5
[   31.851546] fec 2188000.ethernet eth1: Link is Up - 100Mbps/Full - flow control off
[   31.851643] IPv6: ADDRCONF(NETDEV_CHANGE): eth1: link becomes ready
[  350.048344] test: no symbol version for add_integer
[  350.048998] test init
[  350.049022] The Add result is 9

测试成功