在Linux中编写设备驱动程序

Question

我是一名写设备驱动程序的新手。

我想为ARM平台上的外围设备编写设备驱动程序。

第一个问题：在Linux中，为ARM平台上的外围设备编写设备驱动程序是否与在x86上不同？

第二个问题：我检查了/proc/iomem文件以查看处理器的当前地址映射。然而，并非所有的外围设备（包括我要访问的设备）都存在于该文件中。如何包括外围设备的地址范围？

第三个问题：设备树在编写设备驱动程序中的重要性是什么？

- yildizabdullah

Answer 1

如果驱动程序在内核源树中不存在，并且设备在设备地址空间中进行了内存映射，则必须在某个地方声明设备资源（地址区域、irq线路）。在旧版本的内核中，这是板文件的责任，但现在它已经转移到了设备树上。

因此，与x86架构的主要区别不在于如何编写驱动程序，而在于如何匹配设备和驱动程序。在x86上，例如有PCI驱动程序和可发现的PCI设备。在ARM上，通常没有这样的自我描述硬件，为了模拟整个设备/驱动程序流程，创建了平台总线。

因此，ARM上的典型设备驱动程序是平台驱动程序，相关设备是平台设备。当前内核中的一个以太网mac驱动程序示例在这里。

在上面链接的驱动程序中，驱动程序代码不知道设备位于何处。此信息在探测时使用platform_device对象传递给驱动程序。平台设备可以描述如下（source）：

static struct platform_device at91sam9260_eth_device = {
        .name           = "macb",
        .id             = -1,
        .dev            = {
                                .dma_mask               = &eth_dmamask,
                                .coherent_dma_mask      = DMA_BIT_MASK(32),
                                .platform_data          = &eth_data,
        },
        .resource       = eth_resources,
        .num_resources  = ARRAY_SIZE(eth_resources),
};

平台设备可以通过以下c代码创建，也可以在设备树中进行描述。在这两种情况下，在驱动程序探测到设备之前，您不会在proc/iomem中看到任何内容。这与x86世界大多数设备是PCI设备的情况不同。

这是同一设备，但在设备树文件中进行了描述：

               macb0: ethernet@fffc4000 {
                        compatible = "cdns,at32ap7000-macb", "cdns,macb";
                        reg = <0xfffc4000 0x100>;
                        interrupts = <21 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 3>;
                        pinctrl-names = "default";
                        pinctrl-0 = <&pinctrl_macb_rmii>;
                        status = "disabled";
                };

- shodanex

Answer 2

1. 只要外设与SoC接口相似（即在两个平台上使用相同的硬件接口），相同的驱动程序就可以在x86和ARM上使用。这是独立于Linux内核核心开发模块化驱动程序的优势。

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2. 如果您特定的外设在当前地址映射（/proc/iomem）中不存在，则可能有以下两种可能性：

• 设备驱动程序尚未加载。
• 设备使用其他形式的寻址（非内存映射I/O）。

_{关于外设的任何其他信息？它如何连接到SoC？}

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3. Linux内核中的设备树用于描述众多硬件（包括芯片上和外围设备）、它们之间的互连性以及适用于在编写设备树的特定平台/板上进行正确配置和初始化的基本参数。

本质上，它执行与当前Linux内核中找到的“board-file”相同的功能。 它还减少了初始配置的bootargs依赖性，因为可以在设备树中提供相同的内容。 有关设备树的更多信息。

- TheCodeArtist

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设备使用其他形式的寻址--请注意，ARM没有I/O指令或I/O地址空间，因此直接连接的外围设备必须进行内存映射。设备树--可用性取决于内核版本。 - sawdust

SoC拥有ARM926EJS处理器，并采用AMBA AHB系统作为总线组织。 - yildizabdullah

首先，我想访问简单的外设，如GPIO，然后是外部存储控制器（EMC）接口，该接口提供了AHB和片外存储器设备之间的接口。 - yildizabdullah

所有这些都严格来说并不是外围设备。相反，它们将是已经存在于SoC板上的外围控制器。如果Linux内核在SoC上得到“官方”支持，则您将在主线源中找到这些控制器块的驱动程序。这只是选择正确配置（defconfig）以启用它们的问题。 - TheCodeArtist

如果Linux内核尚未正式支持SoC，则您可能需要搜索供应商是否提供自己的Linux内核树（其中包含尚未上游到主线内核的更改）。如果不存在这样的树，则最好找到一个现有的SoC，该SoC受到Linux内核支持并且在原理图上类似于目标SoC。然后，您可以逐个拉入其更改并进行必要的修改。 - TheCodeArtist

/proc/iomem中的信息来自驱动程序调用request_mem_region()。 - Dražen G.

Answer 3

要将设备的地址范围信息导出到/proc用户空间接口中，您需要在驱动程序中将此区域注册到内核中：

request_mem_region()

- Dražen G.