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Linux驱动开发不得不知的of_函数

  • 2026-09-09 16:07:49
Linux驱动开发不得不知的of_函数

在Linux驱动开发中,of_系列函数(也称OF函数)是连接驱动与设备树的桥梁,用于在驱动代码中查找设备节点、读取硬件配置信息。本文汇总了最常用的OF函数及其实例,帮助快速上手。

1. 查找/获取节点(定位硬件)

这类函数用于获取设备节点的句柄(struct device_node *),是后续一切操作的前提。

函数
说明
典型场景
of_find_node_by_name(struct device_node *from, const char *name)
通过节点名称查找,from为NULL表示从根节点开始。
不推荐,名字可能不唯一。
of_find_node_by_path(const char *path)
通过完整路径查找,如"/soc/i2c@12345678"。
路径明确且稳定时使用。
of_find_compatible_node(struct device_node *from, const char *type, const char *compatible)
最推荐。通过compatible属性查找。
驱动与设备树匹配的标准方式。
of_find_node_by_phandle(phandle handle)
通过数字句柄(phandle)查找节点。
较少直接使用,通常用于解析引用。
of_find_node_with_property(struct device_node *from, const char *prop_name)
查找包含某个特定属性的节点。
用于遍历系统中所有具备某特征(如status = "okay")的节点。

实例:

// 方式1:通过路径查找
struct device_node *np = of_find_node_by_path("/leds/led@0");

// 方式2:通过compatible查找(最常用)
np = of_find_compatible_node(NULL, NULL, "gpio-leds");

2. 查找父子节点(遍历层级)

拿到一个节点后,要操作它的上层或下层节点时使用。

函数
说明
典型场景
of_get_parent(const struct device_node *node)
获取当前节点的父节点。
需要访问上级总线或控制器信息时。
of_get_next_child(const struct device_node *node, struct device_node *prev)
遍历子节点,prev为NULL时获取第一个子节点。
遍历某个节点下的所有子设备(如I2C总线上的多个从设备)。
of_get_available_child_count(const struct device_node *node)
统计status为"okay"的子节点个数。
检查有多少个可用的子设备。
for_each_child_of_node(parent, child)
内核提供的遍历宏,比手动调用更安全、简洁。
强烈推荐在循环遍历子节点时使用。

实例: 遍历父节点下的所有可用子节点:

struct device_node *child;
struct device_node *parent = np; // 假设np是父节点

for_each_child_of_node(parent, child) {
// 处理每个子节点,如读取其reg属性
    u32 reg;
if (!of_property_read_u32(child, "reg", &reg)) {
        pr_info("child reg = 0x%x\n", reg);
    }
}
// 注意:for_each_child_of_node在循环内部会自动对child引用计数加1,
// 循环结束后需要手动 of_node_put(child) 来释放

3. 提取属性值(读取信息)

这是最常用的一大类,用于读取设备树中{}内的键值对。

3.1整数类属性提取函数

函数
说明
典型场景
of_property_read_u8/u16/u32/u64(np, propname, &val)
读取单个整数。
读取寄存器地址、引脚号、标志位等。
of_property_read_u32_array(np, propname, out_val, sz)
读取整数数组,需指定读取个数sz。
读取reg属性中的地址+长度组合。
of_property_count_elems_of_size(np, propname, size)
统计属性中元素的个数(按指定字节大小)。
读取数组前先获取长度,动态分配缓冲区。

3.2 字符串类属性提取函数

函数
说明
典型场景
of_property_read_string(np, propname, &out_string)
读取字符串属性,输出为const char *。
读取compatible、label、status等。
of_property_match_string(np, propname, string)
在字符串数组中查找指定字符串,返回索引。
用于解析pinmux等属性。

3.3 通用类属性提取函数

函数
说明
典型场景
of_property_read_bool(np, propname)
检查属性是否存在(不关心值)。
用于开关标志,如dma-coherent;。
of_property_read_variable_u32_array
读取长度可变的数组,自动获取长度。
避免手动调用count + read两步。

3.4 特殊类属性提取函数

函数
说明
典型场景
of_get_mac_address(np)
专门用于读取MAC地址。
网卡驱动获取MAC。
of_get_named_gpio(np, propname, index)
读取GPIO编号(已废弃,改用gpiod系列)。
旧驱动中常见,新代码建议用gpiod_get。

3.5 实例(综合读取)

// 假设设备树节点如下:
// mydev {
//     compatible = "my,device";
//     reg = <0x10000000 0x1000>;
//     clock-frequency = <50000000>;
//     label = "uart0";
// };

u32 addr, size, freq;
const char *label;

// 读取数组:reg = <address, size>
of_property_read_u32_array(np, "reg", &addr, 1); // 读地址
of_property_read_u32_array(np, "reg", &size, 2); // 读size(注意index从1开始,但更安全是用count)

// 更严谨的做法:先读数组
u32 reg_data[2];
if (of_property_read_u32_array(np, "reg", reg_data, 2) == 0) {
    addr = reg_data[0];
    size = reg_data[1];
}

// 读取单个整数
of_property_read_u32(np, "clock-frequency", &freq);

// 读取字符串
of_property_read_string(np, "label", &label);

4. 其他常用辅助函数

这些函数用于地址转换、状态检查、引用解析等。

4.1 地址映射/转换

函数
说明
典型场景
of_iomap(np, index)
将设备树节点中reg属性的第index段地址映射为内核虚拟地址,返回void __iomem *。
替代ioremap,自动处理reg中的地址和长度,index表示reg的第几段(0为第一段)。这是驱动最常使用的地址处理函数,因为它自动完成了地址转换和ioremap两步操作。
of_address_to_resource(np, index, &res)
将reg属性转换为struct resource结构体。
用于platform设备注册时填充资源。
const __be32 *of_get_address(struct device_node *dev, int index, u64 *size, unsigned int *flags)
获取reg属性中第index个地址段的原始地址值(设备树中的地址,未经转换),返回指向该地址的指针。
u64 of_translate_address(struct device_node *dev, const __be32 *in_addr)
将设备树中的总线地址转换为CPU物理地址,她会沿着设备树向上遍历,处理所有ranges属性,最终得到CPU可见的物理地址,如果设备在根节点下(没有总线转换),则它返回的地址与of_get_address相同。
这是处理带地址映射(如PCI、DMA控制器)设备的关键函数。
  • 函数比对
函数
返回值
是否转换地址
是否映射
使用场景
of_get_address
原始地址指针(大端)
❌
❌
需要读取原始地址值的场合
of_translate_address
CPU物理地址(u64)
✅
❌
需要物理地址传给DMA或其他硬件
of_iomap
虚拟地址(__iomem *)
✅
✅
最常用,驱动需要访问寄存器
  • 注意事项

    • 地址转换的时机:of_iomap和of_address_to_resource是最常用的,它们已经封装了地址转换逻辑,普通驱动无需手动调用of_translate_address。
    • 大小端转换:of_get_address返回的是大端序数据,需要使用of_read_number()或be32_to_cpu()转换。
    • 映射的释放:使用of_iomap映射后,必须使用iounmap()释放,否则会导致内核内存泄漏。
    • 兼容性检查的替代:在platform_driver中,of_match_device已经在probe之前完成了兼容性检查,因此probe函数中通常不需要再调用of_device_is_compatible。
    • 引用计数管理:所有通过of_find_*获取的device_node *,必须在不再使用时调用of_node_put()释放引用。
  • 📝示例1

struct device_node *np;
const __be32 *addr_cell;
u64 cpu_pa;

np = of_find_node_by_path("/soc/bus@20000000/device@30000000");
if (np) {
// 获取reg中的原始地址
    addr_cell = of_get_address(np, 0, NULL, NULL);
if (addr_cell) {
// 将总线地址转换为CPU物理地址
        cpu_pa = of_translate_address(np, addr_cell);
if (cpu_pa != OF_BAD_ADDR) {
            pr_info("CPU physical address: 0x%llx\n", cpu_pa);
        } else {
            pr_err("Failed to translate address\n");
        }
    }
    of_node_put(np);
}
  • 📝示例2:读取地址并映射的完整流程
#include <linux/of_address.h>
#include <linux/of_platform.h>

static int my_probe(struct platform_device *pdev)
{
struct device_node *np = pdev->dev.of_node;
struct resource res;
void __iomem *base;
    u64 cpu_pa;
const __be32 *addr;
int ret;

// 方式1(推荐):直接使用of_iomap
    base = of_iomap(np, 0);
if (!base) {
        dev_err(&pdev->dev, "Failed to iomap registers\n");
return -ENOMEM;
    }
    dev_info(&pdev->dev, "Registers mapped at %p\n", base);

// 方式2:如果需要物理地址,使用of_address_to_resource或of_translate_address
    ret = of_address_to_resource(np, 0, &res);
if (!ret) {
        dev_info(&pdev->dev, "Physical address: 0x%llx, size: 0x%llx\n",
                 (u64)res.start, (u64)resource_size(&res));
    }

// 方式3:手动获取并转换(不常用,但用于理解原理)
    addr = of_get_address(np, 0, NULL, NULL);
if (addr) {
        cpu_pa = of_translate_address(np, addr);
if (cpu_pa != OF_BAD_ADDR) {
            dev_info(&pdev->dev, "Translated PA: 0x%llx\n", cpu_pa);
        }
    }

// 检查兼容性(通常不需要,因为probe已经匹配过了)
if (of_device_is_compatible(np, "my,special-device")) {
        dev_info(&pdev->dev, "This is a special device, enabling extra features\n");
// 执行特殊初始化
    }

// 存储base指针到驱动私有数据中
// ...

return 0;
}

4.2 状态检查

函数
说明
典型场景
of_device_is_available(np)
检查status属性是否为"okay"(或不存在)。
驱动应只操作可用的节点。

4.3 引用解析

函数
说明
典型场景
of_parse_phandle(np, propname, index)
解析属性中的phandle引用,返回被引用的节点指针。
用于解析interrupt-parent或dmas等引用。
of_property_count_strings(np, propname)
统计字符串数组属性的元素个数。
用于解析多个字符串的列表。

4.4 平台设备绑定

函数
说明
典型场景
of_platform_device_create(np, NULL, NULL)
将设备树节点注册为platform_device。
常用于总线驱动动态创建子设备。
of_match_device(matches, dev)
将设备与of_device_id表匹配。
在probe中验证是否匹配。

4.5 兼容性检查

函数
说明
典型场景
int of_device_is_compatible(const struct device_node *device, const char *compat)
检查设备节点是否兼容指定的字符串。
这是驱动在probe之外手动验证节点身份的重要工具。

参数说明: 1.device 要检查的设备节点指针 2.compat 兼容性字符串,如 "arm,pl011" 3.返回值 返回1表示兼容,0表示不兼容

  • 使用实例:
struct device_node *np = of_find_node_by_path("/serial@101f0000");
if (np) {
if (of_device_is_compatible(np, "arm,pl011")) {
        pr_info("This is an ARM PL011 UART\n");
// 执行特定于PL011的初始化
    } else if (of_device_is_compatible(np, "ns16550")) {
        pr_info("This is a NS16550 UART\n");
// 执行特定于NS16550的初始化
    }
    of_node_put(np);
}

特别注意:该函数会检查节点的compatible属性列表中是否包含给定的字符串(注意不是完全相等,而是匹配列表中的某一项)。在平台驱动模型中,该函数通常由内核自动调用(通过of_match_device),但在手动遍历节点时非常有用。

综合使用实例

// 检查设备是否可用
if (!of_device_is_available(np)) {
return -ENODEV;
}

// 映射地址(自动取reg[0])
void __iomem *base = of_iomap(np, 0);
if (!base) {
    pr_err("ioremap failed\n");
return -ENOMEM;
}

// 解析中断父节点
struct device_node *irq_parent = of_parse_phandle(np, "interrupt-parent", 0);
if (irq_parent) {
    pr_info("Interrupt parent found\n");
    of_node_put(irq_parent); // 用完记得释放引用
}

🎯总结:使用时的黄金法则

  1. 获取节点后必须释放:所有of_find_*、of_get_*、of_parse_phandle得到的;device_node *,在不用时必须调用of_node_put(np),否则会导致引用计数泄漏;
  2. 遍历子节点注意引用:使用for_each_child_of_node时,循环内部已经增加了引用,循环结束后需要手动of_node_put(child),或者在循环内部break时先of_node_put再break;
  3. 优先用compatible查找:路径容易变化,name不唯一,compatible是最可靠的方式,也是Linux驱动模型的标准做法;
  4. 驱动需要访问寄存器时使用 of_iomap(np, 0)最简洁;
  5. 需要获取物理地址给DMA时使用of_address_to_resource(np, 0, &res) 或 platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
  6. 需要手动处理地址转换时使用of_translate_address(np, addr_cell),一般很少需要;
  7. 只想读取原始地址值(调试)时使用of_get_address(np, 0, &size, &flags);
  8. 验证设备兼容性时使用of_device_is_compatible(np, compat);
  9. 检查设备是否启用时使用of_device_is_available(np)。

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