【简单嵌入式】 Linux 内核驱动

【简单嵌入式】 Linux 内核驱动

📦 一、先看完整编译安装流程（心中有图）

在动手写代码前，先搞清楚整个构建链：

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# 1. 配置内核（生成 .config）
make defconfig          # 或 make menuconfig
# 2. 编译内核镜像（以 ARM64 为例）
make Image -j$(nproc)
# 3. 编译模块
make modules -j$(nproc)
# 4. 安装模块到目标根文件系统（可选）
make modules_install INSTALL_MOD_PATH=/path/to/rootfs
# 5. 手动复制内核镜像（嵌入式常用）
cp arch/arm64/boot/Image /path/to/rootfs/boot/

💡 注意：make install 在桌面 Linux 上可用，但在交叉编译嵌入式系统时，通常手动复制Image 和 .dtb 文件。

🗂️ 二、内核配置系统：Kconfig 是如何“找”到你的驱动的？

Linux 内核使用 Kconfig + Kbuild 构建系统。很多人以为只要写了 Kconfig 就能自动生效——大错特错！

✅ 正确做法（必须手动！）：

假设你要添加一个新驱动目录：drivers/mydrv/

1. 1. 创建子目录的 Kconfig

   
   
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   # drivers/mydrv/Kconfig
   config MYDRV
       tristate "My Awesome Driver"
       help
         This is my driver.
   
   

2. 2. 在上层 Kconfig 中显式引入
   比如在 drivers/Kconfig 末尾加上：

   
   
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   source "drivers/mydrv/Kconfig"
   
   

⚠️ 如果你忘了这一步，即使写好了 Kconfig，menuconfig 里也完全看不到你的选项！Kconfig 不会自动递归扫描子目录，必须靠 source 显式引入。

🛠️ 三、开发环境拓扑（别再搞混了！）

常见挂载方式：

• • 主机代码目录 → 挂载到编译环境 /opt/linux-src
• • 开发板根文件系统 → 挂载到编译环境 /mnt/rootfs

这样，make modules_install INSTALL_MOD_PATH=/mnt/rootfs 就能直接部署。

🌳 四、设备树三剑客：.dtsi、.dts、.dtb 到底谁改谁？

示例：你在 RK3588 开发板上接了一个 PCF85063，就在你的 .dts 文件里加：

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&i2c6 {
    status = "okay";

    pcf85063: rtc@51 {
        compatible = "nxp,pcf85063";
        reg = <0x51>;
        quartz-load-femtofarads = <12500>;  // 晶振负载电容
    };
};

🔧 五、驱动代码分层设计：两类函数，各司其职

以 drivers/rtc/rtc-pcf85063.c 为例，所有优秀驱动都遵循 “面向芯片” vs “面向系统” 的分层思想。

第一类：面向芯片的函数（Chip-Oriented）

核心问题：怎么操作 PCF85063 这个硬件？

这些函数直接和寄存器打交道，处理 BCD 编码、I2C 通信、中断标志等。

✅ 特点：调用 regmap_read/write，懂芯片手册，处理硬件细节。

第二类：面向系统的函数（System-Oriented）

核心问题：怎么让 Linux 内核认识这个硬件？

这些函数对接内核框架，注册设备，处理探测、电源管理等。

✅ 特点：使用 devm_*、of_match_table、rtc_register_device 等内核标准 API。

🌉 关键桥梁：pcf85063_rtc_ops

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static conststruct rtc_class_ops pcf85063_rtc_ops = {
    .read_time  = pcf85063_rtc_read_time,  // ← 芯片层
    .set_time   = pcf85063_rtc_set_time,   // ← 芯片层
    .read_alarm = pcf85063_rtc_read_alarm,
    .set_alarm  = pcf85063_rtc_set_alarm,
    .ioctl      = pcf85063_ioctl,
};

• • 对内核 RTC 子系统：它只看到 .read_time()，不知道背后是 I2C 还是 SPI。
• • 对 PCF85063 芯片：pcf85063_rtc_read_time() 只关心寄存器地址和 BCD 转换。

这就是经典的 适配器模式（Adapter Pattern） —— 解耦硬件与系统！

🧩 六、驱动注册：i2c_driver 结构体详解

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staticstruct i2c_driver pcf85063_driver = {
    .driver = {
        .name = "rtc-pcf85063",
        .of_match_table = of_match_ptr(pcf85063_of_match),
    },
    .probe_new = pcf85063_probe,
    .id_table  = pcf85063_ids,
};

module_i2c_driver(pcf85063_driver);

逐行解读：

• • .name → 内核中驱动的名字，影响 /sys/bus/i2c/drivers/ 目录名。
• • .of_match_table → 设备树匹配表，现代嵌入式 Linux 的标配：

  
  
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  static conststruct of_device_id pcf85063_of_match[] = {
      { .compatible = "nxp,pcf85063a" },
      { .compatible = "microcrystal,rv8263" },
      { }
  };
  
  

• • .probe_new → 设备匹配成功后调用的初始化函数（新版 API）。
• • module_i2c_driver() → 自动完成 i2c_add_driver()，省去 init/exit 模板代码。

⚙️ 七、Kconfig 与 Makefile 配置

1. drivers/rtc/Kconfig

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config RTC_DRV_PCF85063
    tristate "NXP PCF85063"
    select REGMAP_I2C
    help
      Support for the PCF85063 RTC chip.
      This driver can also be built as a module (rtc-pcf85063.ko).

• • tristate → 支持 y（内置）、m（模块）、n（不编译）
• • select REGMAP_I2C → 自动依赖 regmap I2C 子系统

2. drivers/rtc/Makefile

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obj-$(CONFIG_RTC_DRV_PCF85063) += rtc-pcf85063.o

3. 上层集成（drivers/Kconfig & Makefile）

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# drivers/Kconfig
source "drivers/rtc/Kconfig"

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# drivers/Makefile
obj-$(CONFIG_RTC_LIB) += rtc/

注意：RTC_LIB 是一个布尔开关，控制是否编译整个 rtc/ 子目录。

✅ 总结：写一个驱动，你只需要做这几件事

1. 1. 写芯片操作函数（读写寄存器、处理中断）
2. 2. 写系统接口函数（probe、ops 结构体）
3. 3. 配置 Kconfig + Makefile（别忘了 source！）
4. 4. 在设备树中描述硬件
5. 5. 编译 → 部署 → 测试