Linux驱动开发实战宝典：设备模型、模块编程、I2C/SPI/USB外设精讲

news2024/10/7 5:29:43

摘要: 本文将带你走进 Linux 驱动开发的世界，从设备驱动模型、内核模块开发基础开始，逐步深入 I2C、SPI、USB 等常用外设的驱动编写，结合实际案例，助你掌握 Linux 驱动开发技能。

关键词: Linux 驱动，设备驱动模型，内核模块，I2C，SPI，USB

一、Linux 设备驱动模型

Linux 设备驱动模型是理解和开发驱动的基石。它抽象了硬件设备的共性，为驱动程序提供统一的接口，简化了驱动开发的复杂度。

1.1 设备、驱动与总线

Linux 设备驱动模型的核心是设备(Device)、驱动(Driver) 和 总线(Bus) 三者的关系。

设备: 代表真实的物理设备，如 I2C 设备、SPI 设备、USB 设备等。
驱动: 是软件程序，负责管理和控制设备，实现设备的功能。
总线: 连接设备和驱动的桥梁，提供统一的接口规范，方便设备和驱动的匹配和通信。

1.2 kobject、kset 与子系统

kobject: 内核对象，是驱动模型的基本单元，代表内核中的一个实体。
kset: kobject 的集合，用于组织和管理 kobject。
子系统: kset 的更高层抽象，通常代表一个大的功能模块，如 I2C 子系统、SPI 子系统等。

二、Linux 内核模块开发基础

2.1 模块的结构

一个简单的内核模块代码结构如下：

#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>

static int __init my_module_init(void)
{
    // 模块初始化代码
    return 0;
}

static void __exit my_module_exit(void)
{
    // 模块卸载代码
}

module_init(my_module_init);
module_exit(my_module_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Your Name");
MODULE_DESCRIPTION("Module Description");

2.2 编译和加载模块

编写Makefile:

obj-m := my_module.o

KDIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/build

all:
        make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules

clean:
        make -C $(KDIR) M=$(PWD) clean