驱动第二次答辩

字符设备驱动框架

对于应用层和接口

函数接口通过函数指针来规定返回值和参数规定死；上层代码只认这个，底层通过注册回调函数来填充实现，调用时通过指针间接执行。

对硬件来说只写操作设备的接口

由于对于上层来说只有设备文件；所以要设备文件和接口关联；

函数接口通过结构体file_operations规定;里面存放了很多函数；

高类聚低耦合：把相关的紧密放一起（高内聚），不相关的别扯上关系（低耦合）

常见函数

应用程序访问底层驱动过程

当驱动被加载时，它会向内核注册自己的主设备号和一组操作函数（file_operations）。当用户程序调用open打开/dev下的对应设备文件时，内核通过文件中的主设备号找到并绑定该驱动，之后用户程序对该文件描述符的读写操作，就会自动被内核转发到驱动注册的对应函数，从而实现对硬件的控制。

Linux Platform子系统框架

总线、设备、驱动 => 增加驱动的可扩展性和可移植性
将设备的信息从驱动中分离出来，我们需要在操作系统中，添加设备和驱动两部分。
设备中包含设备的信息（资源），驱动中包含的是操作设备函数接口。
为了让驱动最终能操作我们的硬件设备，我们在驱动中必须获取设备的信息（资源）。

设备和驱动是分离的，它们都会向内核总线（如platform总线）注册。当任何一方（无论是设备先来，还是驱动先来）注册时，内核都会触发一次总线上的匹配扫描，寻找名称或ID匹配的对方。一旦匹配成功，操作系统就会自动调用驱动中实现的probe函数。

当设备和驱动匹配成功后，内核会将这个设备的详细信息（包括设备树解析出的资源、名称、ID等）封装成platform_device结构体，并通过probe函数的参数传递给驱动。

在Linux内核中，总线本质上是两个用于管理和匹配的链表，分别挂载着该总线上的设备和驱动；当设备或驱动注册时，内核通过总线遍历这两个链表进行匹配，匹配成功则调用驱动的probe函数。

基于总线写驱动流程：
1.根据设备确定总线类型
2.根据总线类型，确定设备在总线上如何描述struct platform_device；
内核解析设备树后，自动创建struct platform_device
3.根据总线类型，确定驱动在总线上如何描述struct platform_driver；
4.根据总线类型，确定如何在总线上注册设备platform_device_register；
设备树自动创建
5.根据总线类型，确定如何在总线上注册驱动platform_driver_register；
6.确定设备和驱动匹配原则（name、id_table、of_match_table)
7.设备和驱动匹配后，linux调用probe函数获取硬件资源、注册字符设备

常见函数

设备树

Linux 内核platform总线上设备与驱动的匹配规则
<1>设备树中的compatible属性与驱动中指定的of_match_table中的compatible进行匹配
如果没有匹配成功:
<2>如果驱动中有id_table,则拿id_table中记录的名字与设备的名字匹配
如果驱动中没有id_table,则拿驱动的名字与设备的名字（platform_device结构体中name字段）匹配

Linux 中断子系统框架

1.中断打断其他程序的执行，所以中断处理的时候需要尽可能的快，不能在中断处理过程中做耗时很长的事情。

2.中断打断的当前的程序执行，所以在中断处理的时候，需要先保存现场（CPU的状态和CPU内部寄存器的值：压栈保存）在中断处理结束的时候，则恢复现场。

中断控制器（GIC )负责对每个中断源进行编号、使能、屏蔽和优先级仲裁，并根据配置将中断请求分类为普通中断（IRQ）或快速中断（FIQ），最终分发给ARM 核心（ARM Core）。ARM 核接收到中断信号后，会立即保存当前程序的执行上下文（现场），然后跳转到异常处理向量表，执行对应的中断服务例程（ISR），处理完后再恢复现场并返回被打断的程序继续执行。

全局的irq_desc数组按中断号（0到NR_IRQS-1）索引，每个irq_desc结构体记录对应中断号、指向特定中断控制器操作函数集（irq_chip，如VIC0/VIC1）的指针，以及一个由irqaction结构体组成的链表。irqaction用于描述具体的中断处理动作，包含处理函数handler、传递给处理函数的参数、中断标志、设备名称，并通过next指针支持多个设备共享同一中断号，当发生中断时，内核会通过该中断号找到对应的irq_desc，进而调用其irq_chip中的控制函数（如enable/disable）并遍历执行action链表上的所有处理函数。

常见函数

中断上半部和下半部

将中断处理函数中需要做的事情，分成两部分，在不同的函数中完成。

上半部在中断产生时立即执行，在中断上下文中运行且屏蔽中断，只负责紧急、快速的任务（如清中断标志、拷贝硬件数据）；

下半部则在合适的时机（通常上半部结束后触发）执行，不屏蔽中断、可被打断，负责耗时较长或可能需要休眠的剩余工作（如数据处理、协议解析）。

下半部的实现机制

软中断

tasklet

tasklet 是基于软中断实现的。

软中断不能直接使用，Linux 内核为了方便开发者，在软中断之上封装了 tasklet 接口，使用更简单。所以，除非对性能要求特别高，否则都应使用 tasklet。

常见函数

work queue

工作队列（work queue）是另一种将工作推后执行的形式，它把工作交由一个内核线程去执行，在进程上下文运行，但不能访问用户空间。其最大特点是允许重新调度甚至睡眠。

选择工作队列还是软中断/tasklet，可遵循以下规则：

1. 推后执行的任务需要睡眠→ 只能选工作队列；

2. 任务需要延时指定时间再触发→ 选工作队列（可利用timer延时）；

3. 任务需要在一个tick内处理→ 选软中断或tasklet（可抢占普通进程和内核线程）；

4. 任务对延迟时间无要求（无关紧要的任务） → 选工作队列。

另外，如果需要用一个可以重新调度的实体来执行下半部，应使用工作队列。它是唯一能在进程上下文运行的下半部机制，也只有它可以睡眠。这在需要获取大量内存、获取信号量、执行阻塞式I/O操作时非常有用。

常见函数

Linux Input子系统框架

Input 子系统用于管理各类输入设备（如按键、触摸屏、鼠标等），负责对外部事件的感知与上报。它将硬件层产生的原始输入事件，经过内核驱动和核心层处理后，通过统一的接口当input_register_device()执行时，内核会自动创建（如/dev/input/eventX）提供给用户空间应用程序使用。

linux内核注册了多个handler驱动模块，并通过input_handler_list链表维护

设备匹配流程

Linux 内核中维护了一个名为 input_handler_list 的链表， 每个 input_handler 都会被注册到这个链表 上， 而链表是通过类型为 list_head 的成员 node 串联起来的。

和input_dev匹配成功后会创建input_handle，会分配新的次设备号、注册字符设备（提供evdev_fops）并创建设备节点（/dev/input/eventX）。

常见函数

硬件

led

在源码/Documentation/devicetree/bindings：有各个设备树的解释

grep "gpio-cells" * -nR | grep "厂家名字"

查找到的信息如下

在自己的设备树中引用该节点

按键

在设备树下查找；看看芯片厂家怎么写的

grep "interrupt-controller" * -nR

combiner要看芯片手册支不支持

就近原则：谁直接控制我们中断就写谁；我们选图三

在芯片的参考文档linux-3.14/Documentation/devicetree/bindings中找

grep "#interrupt-cells" * -nR | grep exynos

先找板子再找厂家；从范围小的找起

所以写出来的设备树是

现象

问题

在同一个驱动管理多个设备时，open函数如何准确获取当前打开的是哪个设备的私有数据，从而正确操作对应硬件的问题。