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【Linux】驱动开发方法

news 来源：原创 2025/7/16 10:49:54

使用Petalinux学习驱动开发时的一些经验。

部分图片和经验来源于网络，若有侵权麻烦联系我删除，主要是做笔记的时候忘记写来源了，做完笔记很久才写博客。

专栏目录：记录自己的嵌入式学习之路-CSDN博客

1 基础——字符设备驱动

1.1 分配设备号（驱动入口使用）

1.2 字符设备创建和注册

1.3 删除字符设备

1.4 注销设备号（驱动出口使用）

1.5 设备类的创建

1.6 设备类的删除

1.7 创建类下的设备

1.8 删除类下的设备

2 初级——GPIO子系统

2.1 GPIO子系统使用的前提——设备树

2.2 GPIO常用的OF函数

2.3 GPIO子系统常用函数

2.4 常规的GPIO子驱动的编写步骤

2.5 类和设备操作示例

3 一切总线/框架的基础——平台总线框架

3.1 平台总线实例

3.2 平台总线的设备/驱动匹配

3.3 平台驱动结构体

3.4 平台驱动的编写步骤

3.5 平台设备结构体

3.6 平台设备的编写步骤

3.7 使用设备树代替平台设备

4 简单框架——LED驱动框架

4.1 LED设备驱动框架

4.2 LED框架提供的重要函数/宏定义函数

4.3 常规的LED框架驱动编写步骤

5 常用技巧

5.1 倒退式的错误处理方法

5.2 设置设备文件私有数据

5.3 鸡贼地判断指针是否需要自己分配空间

5.4 获取纳秒级时间

6 一些驱动编写常用的(宏)函数

6.1 container_of

6.2 platform_set_drvdata/platform_get_drvdata

6.3 platform_get_resource

6.4 of_address_to_resource

6.5 of_get_child_by_name

6.6 驱动程序打印数据（代替printk）

7 编译错误

7.1 将.c编译成模块时提示asm/types.h: 没有那个文件或目录

7.2 disagrees about version of symbol module_layout

7.3 *** 没有规则可制作目标

7.4 linux/ide.h: No such file or directory

7.5 implicit declaration of function ‘copy_to_user’

7.6 ‘struct file_operations’ has no member named ‘owner’

7.7 function declaration isn’t a prototype

7.8 modpost: __aeabi_dmul/__aeabi_i2d/__aeabi_d2iz undefined

8 驱动加载/卸载错误

8.1 depmod找不到目录

8.2 使用modprobe装载驱动时没反应

8.3 : loading out-of-tree module taints kernel

8.4 使用of_address_to_resource函数获取设备树资源的时候错误

9 其他错误

9.1 开机显示找不到eth0

9.2 printk输出浮点数没内容

1 基础——字符设备驱动

1.1 分配设备号（驱动入口使用）

1.2 字符设备创建和注册

1.3 删除字符设备

1.4 注销设备号（驱动出口使用）

1.5 设备类的创建

为了实现设备节点文件的自动创建，需要在驱动加载时创建设备类。

struct class *class_create (struct module *owner, const char *name)

其中，参数 owner 一般为 THIS_MODULE，参数 name 是类名字。返回值是个指向结构体 class 的指针，也就是创建的类。

1.6 设备类的删除

有设备类的创建就得有设备类的删除，在设备驱动卸载时进行。

void class_destroy(struct class *cls);

其中，参数 cls就是要删除的类。

1.7 创建类下的设备

创建设备就是在/dev/下创建设备文件了

struct device *device_create(struct class *class, struct device *parent, dev_t devt, void *drvdata, const char *fmt, ...)

device_create 是个可变参数函数，参数 class 就是设备要创建哪个类下面；参数 parent 是父设备，一般为 NULL，也就是没有父设备；参数 devt 是设备号；参数 drvdata 是设备可能会使用的一些数据，一般为NULL；参数 fmt 是设备名字，如果设置 fmt=xxx 的话，就会生成/dev/xxx 这个设备文件。返回值就是创建好的设备。

1.8 删除类下的设备

卸载驱动的时候需要删除掉创建的设备：

void device_destroy(struct class *class, dev_t devt)

2 初级——GPIO子系统

gpio子系统是linux内核当中用于管理GPIO资源的一套系统，它提供了很多GPIO相关的API接口。驱动程序中使用GPIO之前需要向gpio子系统申请，申请成功之后才可以使用。

有了GPIO子系统，GPIO 的输入、输出方向，设置GPIO输出高或低电平、读取GPIO输入电平就无需傻傻地手动修改寄存器实现了。

2.1 GPIO子系统使用的前提——设备树

gpio子系统虽然方便了驱动开发者使用gpio，但是最终还是得去操作硬件寄存器；所以在使用gpio子系统前，需要在设备树中描述硬件相关资源。

如上图所示，led-gpio属性用于描述该硬件由gpio0组的7号IO控制，且其有效电平是高电平。事实上这个led-gpio可以为xxx-gpio，可以理解为一个自定义属性，是用于驱动程序读取和gpio相关参数的。至于gpio0这个是怎么来的，就要看芯片厂商给出的设备树，对于我们来说，就是要看源码中的zynq-7000.dsti：

该节点描述了zynq的gpio设备。其中：

compatible：表明了要匹配的驱动，在源码中全文搜索其内容就能找到相应的驱动程序，不过用Linux的nautilus没办法搜索到，用Windows可以，其驱动在<源码>/drivers/gpio中；

#gpio-cells：表明了外部在引用该gpio外设的时候需要提供的额外参数数量，如上面之所以要<&gpi00 7 GPIO_ACTIVE_HIGH>，后面这两个参数就是#gpio-cells决定了的，至于参数具体含义是什么，可以参考<源码>/Documentation/devicetree/bindings/gpio下的gpio-zynq.txt；

gpio-controller：表示gpio0节点是个GPIO控制器，表示这个节点对应的驱动程序是gpio驱动；
reg：gpio的地址范围；

2.2 GPIO常用的OF函数

int of_gpio_named_count(*np, *propname)：用于获取设备树某个属性里面定义了几个GPIO信息，要注意的是空的GPIO信息也会被统计到，其中np为设备节点，propname为要统计的GPIO属性；

intof_gpio_count(*np)：此函数统计的是“gpios”这个属性的GPIO数量；

int of_get_named_gpio(*np, *propname, index)：获取设备树中指定GPIO引脚的在内核中的编号；

2.3 GPIO子系统常用函数

int gpio_request(gpio, *label)：向系统申请一个GPIO引脚，使用前必须申请；

void gpio_free(gpio)：释放申请的GPIO引脚；

int gpio_direction_input(gpio)：设置GPIO为输入；

int gpio_direction_output(gpio, value)：设置GPIO为输出并设置其默认输出值；

int gpio_get_value(gpio)：获取GPIO的值；

void gpio_set_value(gpio, value)：设定GPIO的值；

int gpio_is_valid(gpio)：判断GPIO编号是否是有效编号；

2.4 常规的GPIO子驱动的编写步骤

(1) of_get_named_gpio获取GPIO编号，并用gpio_is_valid验证编号是否有效。其中，需要的device_node参数由OF函数读取设备树或平台驱动提供（probe函数有）；

(2) 使用gpio_request向系统申请使用指定的GPIO编号；

(3) 使用of_property_read_string读取设备树的default-state以确定GPIO的缺省状态；

(4) 使用gpio_direction_output/input设置GPIO为输出还是输入；

(5) 像字符设备驱动一样，进行设备号的分配、cdev的初始化、cdev的添加、创建类、创建设备等等；

(6) 在read/write函数中，利用gpio_get_value/gpio_set_value实现对GPIO的读写操作；
在驱动写卸载相关的函数（如驱动的exit或平台驱动的remove）中，使用gpio_free释放掉占用的GPIO编号；

2.5 类和设备操作示例

3 一切总线/框架的基础——平台总线框架

（1）总线（Bus）负责维护注册（device）和驱动（driver）；

（2）注册进来一个device或者driver都会调用Bus->match函数将device与driver进行配对，并将它们加入链表，如果配对成功，调用Bus->probe或者driver->probe函数；

（3）一个device只能配对一个driver；而一个driver可以对应多个device。

（4）平台总线是一种虚拟的总线，其面向的是没有硬件总线，直接在CPU上取址的设备。

3.1 平台总线实例

（源码/include/linux/device.h）

系统中已经定义好的bus_type结构体变量platform_bus_type，其中定义了一些管理设备/驱动的函数。

3.2 平台总线的设备/驱动匹配

除driver_override匹配外，其他匹配方法都会按优先级依次尝试，直到匹配到或者所有方法都用完后才结束。一般需要支持有无设备树两种情况，即(2)必须支持，(4)和(5)至少得支持一种。

（1） driver_override（强制驱动匹配）：优先级1

平台设备结构体（platform_device）中的driver_override成员被赋值，则强制使用与该值同名（.name）的驱动，完全不考虑其他驱动。（哪怕没有匹配的呀不考虑别的驱动）

（2）设备

1 基础——字符设备驱动

1.1 分配设备号（驱动入口使用）

1.2 字符设备创建和注册

1.3 删除字符设备

1.4 注销设备号（驱动出口使用）

1.5 设备类的创建

1.6 设备类的删除

1.7 创建类下的设备

1.8 删除类下的设备

2 初级——GPIO子系统

2.1 GPIO子系统使用的前提——设备树

2.2 GPIO常用的OF函数

2.3 GPIO子系统常用函数

2.4 常规的GPIO子驱动的编写步骤

2.5 类和设备操作示例

3 一切总线/框架的基础——平台总线框架

3.1 平台总线实例

3.2 平台总线的设备/驱动匹配

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