嵌入式Linux設備驅動程序：發現硬件配置

Embedded Linux device drivers: Discovering the hardware configuration

Interfacing with Device Drivers

了解硬件配置

虛擬驅動程序演示了一個設備驅動程序的結構，但是由于它只操作內存結構，因此它缺乏與實際硬件的交互。設備驅動程序通常是用來與硬件交互的。部分原因是能夠在第一時間發現硬件，記住它可能位于不同配置的不同地址。

在某些情況下，硬件本身提供信息。PCI或USB等可發現總線上的設備具有查詢模式，該模式返回資源需求和唯一標識符。內核將標識符和可能的其他特征與設備驅動程序匹配，并將它們結合起來。

然而，嵌入式板上的大多數硬件塊沒有這樣的標識符。您必須自己以設備樹的形式或稱為平臺數據的C結構來提供信息。

在Linux的標準驅動程序模型中，設備驅動程序向相應的子系統注冊：PCI、USB、開放固件（設備樹）、平臺設備等等。注冊包括一個標識符和一個稱為探測函數的回調函數，如果硬件ID和驅動程序的ID匹配，則調用該函數。對于PCI和USB，ID基于供應商和設備的產品ID；對于設備樹和平臺設備，它是一個名稱（文本字符串）。

設備樹

我在第三章中介紹了設備樹，都是關于引導程序的。在這里，我想向您展示Linux設備驅動程序是如何與這些信息連接起來的。

作為一個例子，我將使用ARM多功能板，arch/ARM/boot/dts/Versatile-ab.dts公司，以太網適配器在此處定義：

net@10010000 { compatible = “smsc,lan91c111”; reg = <0x10010000 0x10000>; interrupts = <25>;};

平臺數據

在沒有設備樹支持的情況下，有一種使用C結構描述硬件的后備方法，稱為平臺數據。

每個硬件由struct platform_device描述，它有一個名稱和一個指向資源數組的指針。資源的類型由標志確定，這些標志包括：

IORESOURCE_MEM：這是內存區域的物理地址

IORESOURCE_IO：這是IO寄存器的物理地址或端口號

IORESOURCE_IRQ：這是中斷號

下面是一個以太網控制器的平臺數據示例，該數據取自arch/arm/mach versatile/core.c，為清晰起見，對其進行了編輯：

#define VERSATILE_ETH_BASE 0x10010000 #define IRQ_ETH 25 static struct resource smc91x_resources[] = { [0] = { .start = VERSATILE_ETH_BASE, .end = VERSATILE_ETH_BASE + SZ_64K - 1, .flags = IORESOURCE_MEM,},

  [1] = {       .start          = IRQ_ETH,       .end            = IRQ_ETH,       .flags          = IORESOURCE_IRQ,}, 

}; static struct platform_device smc91x_device = { .name = “smc91x”, .id = 0, .num_resources = ARRAY_SIZE(smc91x_resources), .resource = smc91x_resources,};

它有一個64KB的內存區和一個中斷。平臺數據必須在內核中注冊，通常在板初始化時：

void __init versatile_init(void) { platform_device_register(&versatile_flash_device); platform_device_register(&versatile_i2c_device); platform_device_register(&smc91x_device); [ …]

將硬件與設備驅動程序鏈接

在上一節中，您已經看到了如何使用設備樹和平臺數據來描述以太網適配器。相應的驅動程序代碼在drivers/net/ethernet/smsc/smc91x.c中，它同時處理設備樹和平臺數據。以下是初始化代碼，為清晰起見再次編輯：

static const struct of_device_id smc91x_match[] = { { .compatible = “smsc,lan91c94”, }, { .compatible = “smsc,lan91c111”, }, {}, }; MODULE_DEVICE_TABLE(of, smc91x_match); static struct platform_driver smc_driver = {.probe = smc_drv_probe,

 .remove = smc_drv_remove, .driver ={       .name   = "smc91x",       .of_match_table = of_match_ptr(smc91x_match),     },   };   static int __init smc_driver_init(void)   {     return platform_driver_register(&smc_driver);   }   static void __exit smc_driver_exit(void)   {     platform_driver_unregister(&smc_driver);   }   module_init(smc_driver_init);   module_exit(smc_driver_exit);

當驅動程序初始化時，它調用platform_driver_register（），指向struct
platform_driver，其中有一個對探測函數的回調、一個驅動程序名smc91x和一個指向“設備”id的struct的指針。
如果這個驅動程序是由設備樹配置的，內核將在設備樹節點中的compatible屬性和compatible structure元素所指向的字符串之間尋找匹配。對于每個匹配，它調用probe函數。
另一方面，如果它是通過平臺數據配置的，則將為指向的字符串上的每個匹配調用probe函數驅動程序名.

probe函數提取有關接口的信息：

static int smc_drv_probe(struct platform_device *pdev) { struct smc91x_platdata *pd = dev_get_platdata(&pdev->dev); const struct of_device_id *match = NULL; struct resource *res, *ires; int irq;

 res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);     ires = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_IRQ, 0);     [...]     addr = ioremap(res->start, SMC_IO_EXTENT);     irq = ires->start;[...] 

}

對platform_get_resource（）的調用從設備樹或平臺數據中提取內存和irq信息。由驅動程序映射內存并安裝中斷處理程序。第三個參數在前面的兩種情況下都為零，如果有一個以上的特定類型的資源，則會起作用。

設備樹允許您配置的不僅僅是基本內存范圍和中斷。probe函數中有一段代碼從設備樹中提取可選參數。在此代碼段中，它獲取register io width屬性：

match = of_match_device(of_match_ptr(smc91x_match), &pdev->dev); if (match) { struct device_node *np = pdev->dev.of_node; u32 val; […] of_property_read_u32(np, “reg-io-width”, &val); […]}

對于大多數驅動程序，在Documentation/deviceree/bindings中記錄了特定的綁定。對于這個特定的驅動程序，信息在Documentation/deviceree/bindings/net/smsc911x.txt中。
這里要記住的主要一點是，驅動程序應該注冊一個探測函數和足夠的信息，以便內核調用探測，因為它發現與它所知道的硬件匹配。設備樹描述的硬件和設備驅動程序之間的鏈接是通過compatible屬性實現的。平臺數據和驅動程序之間的鏈接是通過名稱實現的。

摘要

設備驅動程序的工作是處理設備，通常是物理硬件，但有時是虛擬接口，并以一致和有用的方式將它們呈現給用戶空間。Linux設備驅動程序分為三大類：字符、塊和網絡。在這三種接口中，字符驅動接口是最靈活的，因此也是最常見的。Linux驅動程序適合于一個稱為驅動程序模型的框架，該模型通過sysfs公開。在/sys中幾乎可以看到設備和驅動程序的整個狀態。

每個嵌入式系統都有自己獨特的硬件接口和需求集。Linux為大多數標準接口提供了驅動程序，通過選擇正確的內核配置，您可以很快得到一個工作的目標板。這就給您留下了非標準組件，您必須添加自己的設備支持。

在某些情況下，您可以通過使用GPIO、I2C等的通用驅動程序來回避這個問題，并編寫用戶空間代碼來完成這項工作。我建議將此作為一個起點，因為它讓您有機會在不編寫內核代碼的情況下熟悉硬件。編寫內核驅動程序并不是特別困難，但是如果你真的這么做了，你需要小心編碼，以免損害系統的穩定性。

我已經討論過如何編寫內核驅動程序代碼：如果你沿著這條路走下去，你將不可避免地想知道如何檢查它是否正常工作并檢測出任何錯誤。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的嵌入式Linux设备驱动程序：发现硬件配置的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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