Linux-驱动积累

Linux 设备驱动概述​

Linux 设备驱动是内核与硬件交互的核心桥梁，负责屏蔽硬件细节、提供统一操作接口。其以内核模块为主要存在形式，支持动态加载 / 卸载，核心功能涵盖硬件初始化、中断处理、电源管理及数据传输，是嵌入式 Linux 系统实现硬件控制的关键组件。

一.Device Tree

2.1 设备树的核心价值​

设备树是种硬件描述语言，早年用于 PowerPC，后来因 ARM 设备的问题普及。​

早期 ARM 设备多且硬件配置乱（不同厂商、型号的外设地址、中断号都不同）。传统 Linux 得给每款设备写专属 BSP，把硬件信息硬编码进内核，导致内核臃肿、编译慢、维护难。​

设备树则把硬件描述抽成 DTS/dtsi 文件，编译成 DTB 后由 bootloader 加载。内核读 DTB 就知硬件配置，不用改源码就能适配不同设备。​

现在它成了 ARM、RISC-V 的标准，让同一内核兼容多硬件，移植维护更简单。

2.2 设备树四大核心要素（含 dtsi）​

设备树的完整工作流依赖四大关键要素，其中dtsi是实现硬件描述复用的核心，具体如下：​

关键关系链路​

通用硬件描述（dtsi） → 被特定单板描述（DTS）引用 → 经DTC编译 → 生成内核可解析文件（DTB） → 内核启动时加载解析，获取硬件信息。

2.3 设备树基本结构

一个典型的 DTS 文件结构如下：

/dts-v1/;
#include "skeleton.dtsi"  // 包含公共定义/ {model = "My Development Board";compatible = "myboard,rev1";#address-cells = <1>;#size-cells = <1>;memory {reg = <0x80000000 0x20000000>;  // 起始地址和大小};chosen {bootargs = "console=ttyS0,115200 root=/dev/mmcblk0";};soc {#address-cells = <1>;#size-cells = <1>;compatible = "simple-bus";ranges;uart0: serial@12340000 {compatible = "ns16550a";reg = <0x12340000 0x100>;interrupts = <5 0>;clock-frequency = <1843200>;};i2c0: i2c@12350000 {compatible = "nxp,pca9548";reg = <0x12350000 0x100>;#address-cells = <1>;#size-cells = <0>;/* I2C设备 */};};
};

主要元素说明：

• /：根节点
• compatible：兼容性字符串，用于内核匹配相应的设备驱动
• reg：寄存器地址信息，格式为<地址 长度>
• interrupts：中断信息
• #address-cells和#size-cells：指定子节点 reg 属性的地址和长度字段数量

2.4设备树在驱动中的应用

在设备驱动中，可以通过以下函数获取设备树中的信息：

// 获取属性值
ssize_t of_property_read_string(struct device_node *np,const char *propname,const char **out_string);// 读取整数属性
int of_property_read_u32(struct device_node *np,const char *propname,u32 *out_value);// 获取reg属性
int of_address_to_resource(struct device_node *dev,int index,struct resource *r);// 匹配compatible字符串
const struct of_device_id *of_match_device(const struct of_device_id *matches,struct device *dev);

platform平台驱动中使用设备树匹配的示例：

static const struct of_device_id my_driver_of_match[] = {{ .compatible = "myvendor,mydevice" },{ /* Sentinel */ }
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, my_driver_of_match);static struct platform_driver my_driver = {.probe = my_probe,.remove = my_remove,.driver = {.name = "my-driver",.of_match_table = my_driver_of_match,},
};
module_platform_driver(my_driver);

2.5 api函数

二.字符设备驱动框架

2.1 字符设备注册顺序

1.驱动模块加载与删除 (module_init 和 module_exit) - > 2.编写模块加载的函数->3.给字符设备注册主设备号与次设备号->4.初始化一个字符设备cdev并且将其添加进linux系统->5.创建一个抽象类 ->创建设备节点（使得设备能够自动在/dev目录下生成）

2.2 api函数

1.驱动模块加载：module_init(function)

2.驱动模块删除：module_exit(function)

3.字符设备号

（1）手动：

MKDEV(ma,mi)   + register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name)

注：其中ma为主设备号 mi为次设备号

（2）自动，但得确定次设备号：

int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name)

（3）注销：unregister_chrdev_region(devid, unsigned num);

4.初始化字符设备

5.字符设备

销毁：        void device_destroy(struct class *class, dev_t devt)

2.3 示例

#define GPIOLED_CNT         1
#define GPIOLED_NAME        "gpioled"
#define LEDON               1
#define LEDOFF              0struct gpioled_dev{dev_t devid;struct cdev cdev;struct class *class;struct device *device;int major;int minor;struct device_node  *nd;int led_gpio;
};static int __init led_init(void)
{int ret;if(gpioled.major){gpioled.devid = MKDEV(gpioled.major,0);register_chrdev_region(gpioled.devid,GPIOLED_CNT,GPIOLED_NAME);}else{alloc_chrdev_region(&gpioled.devid,0,GPIOLED_CNT,GPIOLED_NAME);gpioled.major = MAJOR(gpioled.devid);gpioled.minor = MINOR(gpioled.devid);}printk("major = %d,minor = %d",gpioled.major,gpioled.minor);gpioled.cdev.owner = THIS_MODULE;cdev_init(&gpioled.cdev,&gpioled_fops);cdev_add(&gpioled.cdev,gpioled.devid,GPIOLED_CNT);gpioled.class = class_create(THIS_MODULE,GPIOLED_NAME);if(IS_ERR(gpioled.class)){return PTR_ERR(gpioled.class);}gpioled.device = device_create(gpioled.class,NULL,gpioled.devid,NULL,GPIOLED_NAME);if(IS_ERR(gpioled.device)){return PTR_ERR(gpioled.device);}return 0;
}static void __exit led_exit(void)
{cdev_del(&gpioled.cdev);unregister_chrdev_region(gpioled.devid,GPIOLED_CNT);device_destroy(gpioled.class,gpioled.devid);class_destroy(gpioled.class);
}module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("GARY");

三.操作gpio

3.1

3.2

3.3

3.4

四.input子系统

五linux中断

5.1 设备树编写

先观察dtsi里面的intc中断控制节点

intc: interrupt-controller@00a01000 {
compatible = "arm,cortex-a7-gic";
#interrupt-cells = <3>;
interrupt-controller;
reg = <0x00a01000 0x1000>,
<0x00a02000 0x100>;
};

发现它有三个cell ：

第一个cell对应的是中断类型，0 ：SPI 中断，1 ：PPI 中断。

第二个cell对应的是中断号 ，对于spi(0~987) 对于ppi(0~15)

第三个cell对应的是中断类型，1：上升沿触发 2：下降沿触发 4：高电平触发 5：低电平触发

接着，举一个例子

fxls8471@1e {compatible = "fsl,fxls8471";reg = <0x1e>;position = <0>;interrupt-parent = <&gpio5>;interrupts = <0 8>;
};

可以知道它是对应gpio5,低电平触发的中断

5.2 中断的顺序

 1.获取中断号(可从设备树或者使用的gpio_to_irq获取)->2.注册中断->3,编写中断复位函数

5.3

六.linux remap系统