企业官网建设流程全解析

一、传统驱动方式存在的问题

在前面的 LED 驱动中，通常采用直接操作寄存器的方法。

例如：

GPIO寄存器地址

MUX寄存器地址

PAD寄存器地址

DATA寄存器地址

DIR寄存器地址

驱动程序中保存：

硬件地址

GPIO编号

寄存器偏移

结构如下：

应用程序

↓

驱动程序

↓

硬编码硬件地址

↓

寄存器

↓

LED

这种方式虽然能够实现功能，但是存在明显缺点。

1. 移植困难

不同芯片：

GPIO地址不同

寄存器不同

引脚不同

导致：

修改驱动源码

重新编译

重新测试

2. 驱动复用性差

例如：

同一个 LED 驱动：

运行在：

i.MX6ULL

RK3568

STM32MP1

由于硬件资源不同，需要修改代码。

因此 Linux 引入：

设备与驱动分离思想。

二、Linux设备与驱动分离思想

Linux驱动设计核心思想：

设备描述硬件

驱动负责控制

结构：

设备树

↓

描述硬件资源

↓

驱动程序

↓

操作硬件

这样：

硬件变化：

修改设备树即可。

驱动代码：

无需大量修改。

三、Device Tree（设备树）

3.1 什么是设备树？

设备树：

英文：

Device Tree

简称：

DT

它是一种描述硬件资源的数据结构。

Linux启动时：

U-Boot

↓

加载dtb

↓

Linux Kernel解析

↓

创建设备对象

3.2 设备树文件

设备树源码：

arch/arm/boot/dts

主要文件：

编译：

make dtbs

生成：

xxx.dtb

四、设备树基本语法

设备树采用树形结构：

node {

property;

};

例如：

led {

compatible = "gpio-led";

status = "okay";

};

五、设备树重要属性

1. compatible

作用：

设备和驱动匹配。

设备树：

compatible="pute-led";

驱动：

of_match_table

通过字符串匹配。

2. status

控制设备状态。

开启：

status="okay";

关闭：

status="disabled";

3. reg

描述寄存器资源。

格式：

地址 + 长度

例如：

reg=<0x0209c000 0x04>;

表示：

寄存器地址

+

占用空间

六、pinctrl子系统

在实际硬件中，一个GPIO不仅仅是编号。

还涉及：

引脚复用

上拉下拉

驱动能力

电气属性

这些由：

pinctrl子系统管理。

pinctrl作用

简单理解：

pinctrl

负责：

这个引脚是什么功能

例如：

复用成GPIO

配置上下拉

设备树：

pinctrl_led {

fsl,pins =

<

MX6UL_PAD_GPIO1_IO03__GPIO1_IO03

>;

};

表示：

将某个引脚配置为 GPIO。

七、GPIO子系统

pinctrl负责：

引脚配置

GPIO负责：

输入输出控制

关系：

pinctrl

↓

GPIO功能

↓

GPIO子系统

↓

控制电平

GPIO常用接口：

获取GPIO

of_get_named_gpio()

申请GPIO

gpio_request()

设置输出

gpio_direction_output()

输出电平

gpio_set_value()

读取状态

gpio_get_value()

八、设备树LED驱动

传统方式：

驱动知道GPIO地址

设备树方式：

设备树提供GPIO信息

↓

驱动解析

↓

控制GPIO

完整流程：

设备树

↓

获取GPIO编号

↓

申请GPIO

↓

设置输出

↓

控制LED

应用：

echo 1 > /dev/led

最终：

用户程序

↓

write()

↓

LED驱动

↓

GPIO

↓

LED

九、Linux中断机制

除了控制LED，嵌入式设备大量使用中断。

例如：

按键

触摸屏

传感器

通信设备

为什么需要中断？

传统查询方式：

CPU不停检查设备状态

缺点：

浪费CPU

实时性差

中断方式：

设备发生事件

↓

通知CPU

↓

执行中断处理函数

十、Linux中断处理流程

完整流程：

硬件产生中断

↓

CPU响应

↓

进入中断处理函数

↓

执行任务

↓

返回

十一、中断相关概念

中断号

每一个中断都有编号：

IRQ Number

Linux通过中断号找到对应处理函数。

中断服务函数

格式：

irqreturn_t handler(

int irq,

void *dev_id

)

作用：

处理中断事件。

十二、中断注册

Linux提供：

request_irq()

注册中断。

例如：

request_irq(

irq,

handler,

flags,

name,

dev

);

参数：

十三、中断释放

卸载驱动时：

需要：

free_irq()

释放资源。

十四、按键中断驱动

按键驱动是学习中断最典型案例。

工作流程：

按键按下

↓

GPIO电平变化

↓

产生中断

↓

执行中断函数

↓

记录事件

↓

用户读取

结构：

按键

|

GPIO输入

|

GPIO中断

|

Linux IRQ系统

|

驱动程序

|

用户程序

十五、设备树描述按键

设备树提供：

GPIO编号

中断信息

触发方式

例如：

key {

compatible="gpio-key";

interrupt-parent=<gpio>;

interrupts=<xxx>;

};

驱动：

读取：

GPIO资源

中断号

触发方式

然后：

request_irq()

注册。

十六、驱动开发完整流程

到这里，一个完整 Linux 外设驱动流程已经形成。

第一步：描述硬件

设备树：

描述GPIO

描述中断

描述资源

第二步：驱动匹配

通过：

compatible

找到驱动。

第三步：解析资源

驱动：

读取设备树

获取GPIO

获取IRQ

第四步：初始化设备

例如：

LED：

GPIO输出

按键：

GPIO输入

注册中断

第五步：提供用户接口

例如：

字符设备

misc设备

sysfs