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网站建设属于什么类目,网站后台登陆图片,wordpress apk 中文版,手机网站公司Linux 设备驱动开发入门指南 硬件平台: 瑞芯微 RK3588 源码路径: U-Boot: ./u-boot Linux 内核: ./kernel 目录 什么是 Linux 设备驱动 Linux 内核模块机制 第一个字符设备驱动 源码分析实战 设备节点创建 1. 什么是 Linux 设备驱动 1.1 驱动程序的本质 设备驱动程序 是连接…Linux 设备驱动开发入门指南硬件平台: 瑞芯微 RK3588源码路径:U-Boot:./u-bootLinux 内核:./kernel目录什么是 Linux 设备驱动Linux 内核模块机制第一个字符设备驱动源码分析实战设备节点创建1. 什么是 Linux 设备驱动1.1 驱动程序的本质设备驱动程序是连接 Linux 内核与硬件设备的桥梁，它为上层应用程序提供统一的访问接口，屏蔽底层硬件的具体实现细节。┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ 用户空间 (User Space) │ │ ┌──────────────┐ ┌──────────────┐ ┌──────────────┐ │ │ │ 应用程序 │ │ 应用程序 │ │ Shell │ │ │ └──────┬───────┘ └──────┬───────┘ └──────┬───────┘ │ │ │ │ │ │ │ └─────────────────┼─────────────────┘ │ │ │ │ ├───────────────────────────┼───────────────────────────────────┤ │ 系统调用接口 │ (read, write, ioctl, etc.) │ ├───────────────────────────┼───────────────────────────────────┤ │ │ │ │ ┌────────────────────────▼─────────────────────────────┐ │ │ │ 内核空间 (Kernel Space) │ │ │ │ ┌────────────────────────────────────────────────┐ │ │ │ │ │ VFS (虚拟文件系统) │ │ │ │ │ └────────────────────────────────────────────────┘ │ │ │ │ ┌────────────────────────────────────────────────┐ │ │ │ │ │ 设备驱动程序 (Driver) │ │ │ │ │ │ ┌────────┐ ┌────────┐ ┌────────┐ │ │ │ │ │ │ │ 字符设备│ │ 块设备 │ │ 网络设备│ │ │ │ │ │ │ └────────┘ └────────┘ └────────┘ │ │ │ │ │ └────────────────────────────────────────────────┘ │ │ │ │ ┌────────────────────────────────────────────────┐ │ │ │ │ │ 硬件抽象层 │ │ │ │ │ └────────────────────────────────────────────────┘ │ │ │ └──────────────────────────────────────────────────────┘ │ │ │ │ ├───────────────────────────┼───────────────────────────────────┤ │ 硬件设备 │ │ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ │ │ │ GPIO │ │ I2C │ │ SPI │ ... │ │ └──────────┘ └──────────┘ └──────────┘ │ └─────────────────────────────────────────────────────────────┘关键点:用户空间程序通过系统调用访问设备驱动程序运行在内核空间，拥有最高权限设备文件（如/dev/gpio）是用户访问驱动的入口1.2 设备驱动分类Linux 系统将设备驱动分为三大类：驱动类型特点访问方式典型设备源码位置字符设备按字节流顺序访问，不支持随机访问read(),write(),ioctl()串口、GPIO、LED、键盘kernel/drivers/char/块设备可随机访问，以数据块为单位文件系统接口硬盘、Flash、SD卡kernel/drivers/block/网络设备处理网络数据包，不对应设备节点Socket 接口以太网、WiFi、蓝牙kernel/drivers/net/字符设备 vs 块设备的核心区别:// 字符设备：顺序访问，像水流一样/dev/tty → 只能顺序读写/dev/gpio → 按字节操作// 块设备：可随机访问任意位置/dev/sda → 可以跳到任意扇区/dev/mmcblk0 → 支持文件系统2. Linux 内核模块机制2.1 什么是内核模块内核模块 (Kernel Module)是可以动态加载到内核中的代码，也称为 LKM (Loadable Kernel Module)。优势:不需要重新编译整个内核按需加载，节省内存便于开发和调试2.2 模块的生命周期┌──────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ 内核模块生命周期 │ ├──────────────────────────────────────────────────────────────┤ │ │ │ insmod/modprobe │ │ │ │ │ ▼ │ │ ┌─────────┐ module_init() ┌─────────────┐ │ │ │ .ko 文件│ ─────────────────► │ 运行中 │ │ │ │(磁盘上) │ │ (内核内存) │ │ │ └─────────┘ └──────┬──────┘ │ │ │ │ │ │ 提供服务 │ │ ▼ │ │ ┌─────────┐ │ │ │ 设备操作 │ │ │ └─────────┘ │ │ │ │ │ rmmod │ │ │ │ │ │ │ ▼ │ │ │ module_exit() ◄───────────────────────┘ │ │ │ │ │ ▼ │ │ ┌─────────┐ │ │ │ 卸载完成 │ │ │ └─────────┘ │ │ │ └──────────────────────────────────────────────────────────────┘2.3 模块编程基础最简单的内核模块#includelinux/init.h// 宏定义#includelinux/module.h// 模块核心头文件#includelinux/kernel.h// 内核函数// 模块初始化函数 - 加载时执行staticint__inithello_init(void){printk(KERN_INFO"Hello: 模块已加载\n");return0;// 返回 0 表示成功}// 模块退出函数 - 卸载时执行staticvoid__exithello_exit(void){printk(KERN_INFO"Hello: 模块已卸载\n");}// 注册初始化和退出函数module_init(hello_init);module_exit(hello_exit);// 模块元信息MODULE_LICENSE("GPL");// 许可证声明 (必须)MODULE_AUTHOR("Your Name");// 作者MODULE_DESCRIPTION("简单模块");// 描述MODULE_VERSION("1.0");// 版本宏说明:__init: 函数在初始化后可被丢弃以节省内存__exit: 函数仅在模块卸载时使用module_init(): 指定模块加载入口module_exit(): 指定模块卸载出口模块加载与卸载命令# 加载模块insmod hello.ko# 简单加载modprobe hello.ko# 智能加载（处理依赖）# 查看模块lsmod|grephello# 列出已加载模块modinfo hello.ko# 查看模块信息# 卸载模块rmmod hello# 移除模块# 查看内核日志dmesg|tail# 查看最近的内核消息dmesg|grepHello# 查看特定消息2.4 printk 与内核日志printk 是内核空间的 printf，用于输出调试信息。日志级别#defineKERN_EMERG"0"// 紧急情况：系统崩溃#defineKERN_ALERT"1"// 需要立即处理#defineKERN_CRIT"2"// 严重情况#defineKERN_ERR"3"// 错误#defineKERN_WARNING"4"// 警告#defineKERN_NOTICE"5"// 注意#defineKERN_INFO"6"// 信息#defineKERN_DEBUG"7"// 调试使用示例:printk(KERN_INFO"设备号: %d\n",major);// 信息级别printk(KERN_ERR"设备初始化失败: %d\n",ret);// 错误级别printk(KERN_DEBUG"调试信息: count=%u\n",count);// 调试级别// 简写形式（需要包含 linux/printk.h）pr_info("设备号: %d\n",major);pr_err("初始化失败: %d\n",ret);pr_debug("count=%u\n",count);查看内核日志# 实时查看内核日志dmesg-w# 持续监控dmesg-w|grepmy_driver# 过滤特定驱动# 控制台日志级别cat/proc/sys/kernel/printk# 查看当前级别echo8/proc/sys/kernel/printk# 设置为调试级别3. 第一个字符设备驱动3.1 字符设备架构概览┌───────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ 字符设备驱动架构 │ ├───────────────────────────────────────────────────────────────┤ │ │ │ 用户空间 │ │ ┌─────────────┐ open("/dev/mydev") ┌──────────────┐ │ │ │ 应用程序 │ ─────────────────────► │ VFS 层 │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ fd = open()│ read(fd, buf, len) │ 文件系统 │ │ │ │ read(fd) │ ─────────────────────► │ │ │ │ │ write(fd) │ └─