一、驱动开发基础

MSC驱动模板

• 新的MSC驱动模板相比之前更加简洁，仅保留核心部分。
• 模板中已由系统完成class创建等初始化工作，开发者无需重复实现。
• class代表设备类型，在MSC初始化时已被创建，后续设备均属于该class。

动态编译与静态编译

• 动态编译允许内核启动后动态加载或卸载模块，便于调试，避免每次修改代码都需重启内核。
• 静态编译则将驱动直接编入内核镜像，适用于最终产品发布。
• 开发流程通常为：先动态编译进行调试，完成后转为静态编译集成到内核。
• 当驱动导致内核崩溃时，仍需重启系统恢复。

ioctl接口机制

• ioctl用于实现用户空间对设备的控制命令传递，功能强大且灵活。
• 命令由多个字段组合而成，包括type、number、direction和size。
• 使用宏（如_IOR、IOWR）来构造命令值，其中IOWR表示同时读写数据的操作较少见。

驱动开发：

内核驱动开发结束后即为

应用端开发：

二、设备与驱动分离架构

platform总线设计思想

• platform总线用于管理没有物理总线对应的片上外设资源。
• 设备与驱动分离可实现一对多或多对多匹配，减少重复代码。
• 同一类设备共享同一套驱动方法，只需定义不同的资源信息即可。
• 类比圆珠笔写字，不同颜色的笔不需要重新学习书写方式。

资源描述冗余问题 

• 传统方式将设备资源配置硬编码在C文件中，导致内核体积膨胀。
• 不同开发板即使使用相同芯片也需维护各自的device.c文件，造成大量冗余。
• 官方内核需支持众多开发板，因此包含大量未使用的设备描述代码。

三、设备树（Device Tree）机制

引入背景与优势

• 为解决设备资源配置冗余问题，引入设备树机制，将硬件描述从内核代码中剥离。
• 设备树由Linus Torvalds推动发展，采用独立的DTS文件描述硬件资源。（以开发板为单位）
• 内核启动时加载DTB文件解析硬件信息，实现“一次编译，多平台运行”。

文件格式与结构

• DTS：设备树源文件，文本格式，可读性强。
• DTSI：头文件形式的设备树片段，用于共享公共定义。
• DTB：DTS经DTC工具编译后的二进制文件，供内核加载使用。
• 设备树呈树状结构，根节点为"/"，每个大括号代表一个节点或子节点。
• 节点包含属性（property），采用键值对形式描述特征，类似JSON格式。

设备树：描述硬件资源 --- 以开发板为单位

.dts 描述板级资源的设备树文件(一般一个开发板对应一个文件)

.dtsi 描述SOC级的设备树文件(类似于.c对应的.h文件)

.h C语言的头文件 --- 设备树编译支持预处理C文件

.dtb 最终编译完成后生成的可加载的设备树文件

(类似与a.out)

SOC级与板级描述

• DTSI文件描述SOC级资源，如CPU、PWM、I2C控制器等芯片固有组件。
• DTS文件描述板级外设，如LED、传感器、LCD背光等具体连接信息。
• 开发板DTS文件通过include引用对应SOC的DTSI文件，实现信息复用。

四、设备树实践操作

自定义设备树文件创建

• 复制现有开发板DTS文件作为新板型的基础模板。
• 修改文件名以区分不同开发板，例如从imx6ull.dts改为pute.dts。
• 需在Makefile中添加新DTS文件对应的DTB生成规则。

编译与部署流程

• 修改arch/arm/boot/dts/Makefile，加入新设备树目标。
• 执行make dtbs编译所有设备树文件，或指定目标单独编译。
• 使用TFTP将生成的DTB文件下载至内存并启动测试。
• 启动成功表明设备树基本结构无误，可在其基础上进一步修改适配。

五、开发流程规范

移植与验证原则

• 在移植任何驱动或系统组件时，应首先确保原始版本能正常编译运行。
• 验证基础功能无误后再进行定制化修改，便于问题定位。
• 启动命令参数实为三个地址：kernel镜像地址、DTB地址和unused参数地址。

六、设备树（DTS）语法与结构

节点与属性定义

• DTS文件由节点（node）和属性组成，节点可嵌套形成树状结构。
• 属性以键值对形式存在，每行以分号结尾。
• 节点可包含子节点（sub-node），形成层级关系。

属性合并与覆盖规则

• 当多个相同名称的节点存在时，其属性会进行合并。
• 若属性名重复，后定义的值会覆盖先定义的值，遵循“后写覆盖先写”原则。
• 此机制类似于变量赋值，支持部分重写或完全重写。

通用与自定义属性

• 通用属性（如reg、compatible、status）需遵循标准命名规范。
• 自定义属性可自行命名，适用于特定场景且无标准定义的情况。
• 建议使用语义清晰的名称以提高代码可读性。

地址与大小描述

• reg属性用于描述寄存器地址和大小，格式为。

	ptled{
		#address-cells = <1>;
		#size-cells = <1>;
		compatible = "ptled0";
		name1 = "led1";
		status = "okay";
		reg = <0x020E0068 0x4
			   0X020E02F4 0x4 
			   0X0209C004 0x4 
			   0x0209C000 0x4>;	
	};

• #address-cells 和 #size-cells 定义了地址和大小字段所占的单元数。
• 多个地址-大小对可在reg中连续列出。

七、设备树在驱动中的应用

节点查找与数据读取

• 使用of_find_node_by_path函数根据路径查找设备树节点。
• 查找结果返回struct device_node指针，用于后续操作。
• 利用of_property_read_string等函数读取节点属性值。

数据类型处理

• 支持读取字符串、整型数组等多种数据类型。
• of_property_read_u32_array用于读取32位整型数组。
• 所有读取操作基于已解析的设备树内存结构，无需重新解析文件。

错误处理与常量指针

• 函数返回值用于判断操作是否成功，需进行错误检查。
• 使用const修饰指针参数，确保指向的数据不可修改，符合只读要求。

八、GPIO子系统介绍与使用

子系统概念

• GPIO子系统是内核提供的标准化接口，封装底层寄存器操作。
• 类似I2C、SPI等其他外设也提供相应子系统接口。

引脚配置方法

• 在设备树中通过pinctrl节点定义引脚功能及电气属性。
• 使用pinmux设置引脚复用功能，避免与其他设备冲突。
• 每个引脚配置需唯一，防止资源竞争。

GPIO操作流程

• 使用of_get_named_gpio获取设备树中定义的GPIO编号。
• 调用gpio_request请求GPIO使用权。
• 设置方向（gpio_direction_output）并控制电平（gpio_set_value）。
• 使用完成后调用gpio_free释放资源。

驱动实现优化

• 将GPIO操作集成到驱动初始化和控制函数中。
• 取代直接寄存器访问，提升代码可移植性和可维护性。
• 支持输入模式下的电平读取（gpio_get_value）。