1.在驱动调试中,使用printk(),是最简单,最方便的办法

当uboot的命令行里的“console=tty1”时,表示printk()输出在开发板的LCD屏上

当uboot的命令行里的“console=ttySA0,115200”时,表示printk()输出在串口UART0上,波特率=115200

当uboot的命令行里的“console=tty1 console=ttySA0,115200”时,表示printk()同时输出在串口上,以及开发板的LCD屏上

显然printk(),还是根据命令行参数来调用不同控制台的硬件处理函数

内核又是怎么根据上面命令行参数来确定printk()的输出设备?

2.我们以“console=ttySA0,115200”为例,进入linux-2.6.22.6\kernel\printk.c

找到以下一段:

__setup("console=", console_setup);其中__setup()的作用就是:若uboot传递进来的命令行字符串里含有“console=”,便调用console_setup()函数,并对“console=”后面带的字符串"ttySA0,115200"进行分析

3.我们以*str= "ttySA0,115200"为例,console_setup()函数如下所示

static int __init console_setup(char *str)                    //*str="ttySA0,115200"{   char name[sizeof(console_cmdline[0].name)];     // char name[8]   char *s, *options;   int idx; 
       /** Decode str into name, index, options.*/   if (str[0] >= '0' && str[0] <= '9') {                    
              strcpy(name, "ttyS");  strncpy(name + 4, str, sizeof(name) - 5);   } else {  strncpy(name, str, sizeof(name) - 1);   //*name="ttySA0, "   }   name[sizeof(name) - 1] = 0;            //*name="ttySA0"   if ((options = strchr(str, ',')) != NULL)   //找到',',返回给options,所以options=",115200"  *(options++) = 0;                //*options="115200", *str="ttySA0"#ifdef __sparc__   if (!strcmp(str, "ttya"))  strcpy(name, "ttyS0");   if (!strcmp(str, "ttyb"))  strcpy(name, "ttyS1");#endif   for (s = name; *s; s++)                                     //*s="0"  if ((*s >= '0' && *s <= '9') || *s == ',') break;   idx = simple_strtoul(s, NULL, 10);   //和strtoul()一样,将s中的"0"提出来,所以idx=0   *s = 0;                                         //将"ttySA0"中的"0"设为0,所以*name="ttySA"   add_preferred_console(name, idx, options);      
      //*name="ttySA"  // idx=0  //*options="115200"   return 1;}

通过上面的代码和注释得到, 最终调用add_preferred_console(“ttySA”, 0, “115200”)函数来添加控制台

4.进入console_setup()>add_preferred_console()

int __init add_preferred_console(char *name, int idx, char *options){   struct console_cmdline *c;   int i;   /* MAX_CMDLINECONSOLES=8,表示最多添加8个控制台*/   for(i = 0; i < MAX_CMDLINECONSOLES && console_cmdline[i].name[0]; i++)  if (strcmp(console_cmdline[i].name, name) == 0 &&console_cmdline[i].index == idx) // console_cmdline[]是一个全局数组,用来匹配要添加的控制台是否重复  {selected_console = i;    return 0;  //在console_cmdline[]中,已经存有要添加的控制台,所以return  }   if (i == MAX_CMDLINECONSOLES)             //i==8,表示数组存满了  return -E2BIG;   selected_console = i;   
 /*将命令行的控制台信息存在console_cmdline[i]中*/   c = &console_cmdline[i];             
       memcpy(c->name, name, sizeof(c->name));   c->name[sizeof(c->name) - 1] = 0;   c->options = options;   c->index = idx;  return 0;}

上面函数,最终将控制台的信息放到了console_cmdline[]全局数组中,那接下来来搜索该数组,看看printk()如何调用控制台的硬件处理函数的。

搜索到在linux-2.6.22.6\kernel\Printk.c里的register_console(struct console *console)函数,有用到console_cmdline[]

显然,register_console()函数就用来注册控制台的,继续搜索register_console

如下图所示,找到很多CPU的控制台驱动初始化:
在这里插入图片描述

5.我们以2410为例(linux2.6.22.6\drivers\serial\S3c2410.c):

static int s3c24xx_serial_initconsole(void){
  ... ...
  register_console(&s3c24xx_serial_console);
  return 0;}console_initcall(s3c24xx_serial_initconsole);    //声明控制台初始化函数

上面通过register_console()来注册s3c24xx_serial_console结构体,该结构体成员如下所示:

static struct console s3c24xx_serial_console ={   .name            = S3C24XX_SERIAL_NAME,              //控制台名称   .device           = uart_console_device,              //tty驱动   .flags             = CON_PRINTBUFFER,                 //标志   .index             = -1,                              /索引值       .write             = s3c24xx_serial_console_write,    //打印串口数据的硬件处理函数   .setup            = s3c24xx_serial_console_setup      //用来设置UART的波特率,发送,接收等功能};

该结构体的名称如下图所示:
在这里插入图片描述
在register_console()里,便会通过“ttySAC”来匹配console_cmdline[i]的名称,当匹配成功,printk()调用的console结构体便是s3c24xx_serial_console了

6.接下来,分析printk()又是如何调用s3c24xx_serial_console结构体的write(),来打印信息的

printk()函数如下所示

asmlinkage int printk(const char *fmt, ...){   va_list args;   int r;   va_start(args, fmt);   r = vprintk(fmt, args);          //调用vprintk()   va_end(args);   return r;}

其中args和fmt的值就是我们printk代入的参数

7.然后进入printk()->vprintk():

asmlinkage int vprintk(const char *fmt, va_list args){unsigned long flags;int printed_len;char *p;static char printk_buf[1024];                  //临时缓冲区static int log_level_unknown = 1;preempt_disable(); //关闭内核抢占... .../*将输出信息发送到临时缓冲区printk_buf[] */printed_len = vscnprintf(printk_buf, sizeof(printk_buf), fmt, args);/*拷贝printk_buf数据到循环缓冲区log_buf[],如果调用者没提供合适的打印级别,插入默认值*/
   for (p = printk_buf; *p; p++) {... ... /*判断printk打印的打印级别,也就是前缀值"<0>"至 "<7>"*/  if (p[0] == '<' && p[1] >='0' && p[1] <= '7' && p[2] == '>')  {loglev_char = p[1];  //获取打印级别字符,将级别放入 loglev_char中p += 3;                 
                    printed_len -= 3;  }   else  {                   //若没有打印级别,便插入默认值,比如printk("abc"),会变为printk("<4>abc")  loglev_char = default_message_loglevel+ '0';
     }   ... ...    //开始拷贝到循环缓冲区log_buf[]}  /* cpu_online():检测CPU是否在线  
       have_callable_console():检测是否有注册的控制台*/if (cpu_online(smp_processor_id()) || have_callable_console()) {console_may_schedule = 0;release_console_sem();    //调用release_console_sem()向控制台打印信息} else {/*释放锁避免刷新缓冲区*/console_locked = 0;up(&console_sem);}lockdep_on();local_irq_restore(flags); //恢复本地中断标识}... ....}

从上面的代码和注释来看,显然vprintk()的作用就是:

1)将打印信息放到临时缓冲区printk_buf[]
2)从临时缓冲区printk_buf[]复制到循环缓冲区log_buf[]
->2.1)每次拷贝前都要检查打印级别,若没有打印级别,便插入默认值default_message_loglevel
3)最后检查是否有注册的控制台,若有,便调用release_console_sem()

7.1 那么打印级别"<0>"至 "<7>"到底是什么?

发现printk的打印级别 在include/linux/kernel.h中找到:

#define    KERN_EMERG     "<0>"       // 系统崩溃#define    KERN_ALERT     "<1>"   //必须紧急处理#define    KERN_CRIT    "<2>"       // 临界条件,严重的硬软件错误#define    KERN_ERR       "<3>"       // 报告错误#define    KERN_WARNING   "<4>"       //警告#define    KERN_NOTICE    "<5>"      //普通但还是须注意#define    KERN_INFO      "<6>"      // 信息#define    KERN_DEBUG     "<7>"     // 调试信息

7.2 那么,printk()又如何加入这些前缀值?

比如: printk打印级别0 ,可以输入printk(KERN_EMERG “abc”);或者printk( “<0>abc”);

当printk()里没有打印级别前缀,比如printk("abc "),便会加入默认值default_message_loglevel

7.3 那么默认值default_message_loglevel到底又是定义的哪个级别?

找到:

#define MINIMUM_CONSOLE_LOGLEVEL    1  //打印级别"<1>"#define DEFAULT_CONSOLE_LOGLEVEL    7  //打印级别"<7>"#define DEFAULT_MESSAGE_LOGLEVEL    4  //打印级别"<4>"    int console_printk[4] = {   DEFAULT_CONSOLE_LOGLEVEL,        //=打印级别"<7>"  DEFAULT_MESSAGE_LOGLEVEL,        // =打印级别"<4>"    MINIMUM_CONSOLE_LOGLEVEL,       // =打印级别"<1>"    DEFAULT_CONSOLE_LOGLEVEL,      };#define console_loglevel (console_printk[0])            //信息打印最大值, console_printk[1]=7 #define default_message_loglevel (console_printk[1])   //信息打印默认值, console_printk[1]=4#define minimum_console_loglevel (console_printk[2])  //信息打印最小值, console_printk[2]=1#define default_console_loglevel (console_printk[3])

显然默认值default_message_loglevel为打印级别"<4>":

当默认值default_message_loglevel大于console_loglevel时,表示控制台不会打印信息

而最小值minimum_console_loglevel,是用来判断是否大于console_loglevel

8.接下来我们继续进入release_console_sem(),来看看它在哪儿判断打印级别和console_loglevel值的

8.1 printk()->vprintk()->release_console_sem():

void release_console_sem(void){  
   ... ...
  call_console_drivers(_con_start, _log_end);             
  //将刚刚保存在循环缓冲区log_buf[]里的数据,发送给命令行的控制台里
  //_con_start:等于起始地址, _log_end:等于结束地址}

8.2 printk()->vprintk()->release_console_sem()->call_console_drivers():

static void call_console_drivers(unsigned long start, unsigned long end){unsigned long cur_index, start_print;   ... ...cur_index = start;start_print = start;while (cur_index != end) //当打印数据的地址,等于结束地址,便退出while{   /*判断printk的打印级别,也就是前缀值"<0>"至"<7>"*/   if (msg_level < 0 && ((end - cur_index) > 2) &&LOG_BUF(cur_index + 0) == '<' && LOG_BUF(cur_index + 1) >= '0' &&   LOG_BUF(cur_index + 1) <= '7' &&LOG_BUF(cur_index + 2) == '>')  {       /* LOG_BUF (addr):获取addr地址上的数据 */ msg_level = LOG_BUF(cur_index + 1) - '0';   //msg_level等于打印级别,0~7    cur_index += 3;                             //跳过前3个前缀值,比如: "<0>abc",变为"abc"    start_print = cur_index;                    // start_print表示要打印数据的起始地址  }   while (cur_index != end)     //进入打印数据环节  { char c = LOG_BUF(cur_index);     //获取要打印的cur_index地址上的数据 cur_index++; if (c == '\n')                //判断打印的数据是否结尾{   if (msg_level < 0) { //若没有打印级别,便插入默认值,一般默认级别为4 msg_level = default_message_loglevel;}  _call_console_drivers(start_print, cur_index, msg_level); //调用_call_console_drivers()         }   }}

8.3 进入printk()->vprintk()->release_console_sem()->call_console_drivers()->_call_console_drivers():

static void _call_console_drivers(unsigned long start,unsigned long end, int msg_log_level){     
     /*判断要打印数据的打印级别msg_log_level ,若小于console_loglevel 值便进行打印*/
   if ((msg_log_level < console_loglevel || ignore_loglevel) &&console_drivers && start != end) {  ... ...  __call_console_drivers(start, end);       }}

显然得出结果,当printk(“abc”)无法打印时,可能是default_message_loglevel默认值>=console_loglevel 值

9.那么我们又该如何修改console_loglevel 值?

有以下3种方法

9.1通过修改 /proc/sys/kernel/printk 来更改printk打印级别

如下图所示,可以看到default_message_loglevel默认值小于console_loglevel 值,满足打印条件
在这里插入图片描述
然后通过# echo “1 4 1 7” > /proc/sys/kernel/printk来将console_loglevel设为1,即可屏蔽打印

缺点就是内核重启后, /proc/sys/kernel/printk的内容又会恢复初值,等于"7 4 1 7",可以参考方法2和3来弥补该缺点

9.2直接修改内核文件

直接修改_call_console_drivers ()函数(位于kernel\printk.c)

将上面函数里的console_loglevel值改为0:

if ((msg_log_level < 0 || ignore_loglevel) &&console_drivers && start != end)

就可以屏蔽打印了

9.3设置命令行参数

将uboot命令行里的“console=ttySA0,115200”改为“loglevel=0 console=ttySA0,115200”,表示设置内核的console_loglevel 值=0,如下图所示:
在这里插入图片描述
如上图所示,也可以向命令行里添加debug、quiet字段

debug:表示将console_loglevel 值=10,表示打印内核中所有的信息,一般用来调试用(后面会讲如何调试)

quiet:表示将console_loglevel 值=4

(*PS:虽然屏蔽打印了,但是打印还存在缓冲区log_buf[]里, 可以通过dmesg命令来查看log_buf[])

10.接下来继续跟踪:

printk()->vprintk()->release_console_sem()->call_console_drivers()->_call_console_drivers()->__call_console_drivers():

static void __call_console_drivers(unsigned long start, unsigned long end){   struct console *con;             // console结构体   /*for循环查找console */   for (con = console_drivers; con; con = con->next)   
      {  if ((con->flags & CON_ENABLED) && con->write &&(cpu_online(smp_processor_id())||(con->flags & CON_ANYTIME)))          
             con->write(con, &LOG_BUF(start), end - start); //调用控制台的write函数打印log_buf的数据  }}

最终,__call_console_drivers()会调用s3c24xx_serial_console结构体的write函数,来打印信息

11.printk()总结:

1)首先,内核通过命令行参数, 将console信息放入console_cmdline[]全局数组中

比如: “console=ttySA0,115200”

2)然后,通过console_initcall()来查找控制台初始化函数

比如: console_initcall(s3c24xx_serial_initconsole); //来找到s3c24xx_serial_initconsole()函数

3)在控制台初始化函数里,通过register_console()来注册console结构体

比如: register_console(&s3c24xx_serial_console); //注册s3c24xx_serial_console

4)在register_console()里,匹配console_cmdline[]和console结构体,通过命令行参数来找到硬件处理相关的console结构体

5)使用printk(),先将打印信息先存入循环缓冲区log_buf[],再判断打印级别,是否调用console->write

( PS:可以通过 dmesg 命令来打印循环缓冲区log_buf[] )

12.printk()分析完后,接下来便来说说如何使用printk()来调试驱动

只需要一段代码就ok:

printk(KERN_DEBUG"%s %s %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);//__FILE__:   表示文件路径//__FUNCTION__: 表示函数名//__LINE__:   表示代码位于第几行//KERN_DEBUG:   等于7,表示打印级别为7

然后在驱动中,可以通过上面代码插入到每行需要调试的地方,

然后参考上面第9小节,设置console_loglevel值大于

7(KERN_DEBUG)。

(当调试完成后,再将console_loglevel设为7,便不会显示调试信息了)

FILE, FUNCTION, LINE 也可以用在应用层printf()里