存储器类型及DDR相关简介

字符设备驱动模型

1. 字符设备驱动的基本流程

1. 分配主次设备号:

   • 使用 alloc_chrdev_region（动态分配） 或 register_chrdev_region （静态分配）函数分配设备号。

2. 注册字符设备:

   2.1 字符设备的初始化

   ​ 使用 cdev_init 函数初始化 cdev 结构体，并关联 file_operations。

   2.2 字符设备的添加

   ​ 使用 cdev_add 函数将字符设备添加到内核中。

3. 创建设备节点:

   • 使用 mknod 命令或 udev 规则创建设备节点。
   • class_create 和 device_create用于动态创建设备类和设备节点的函数。
   • **class_create**用于创建一个设备类，设备类通常对应于 /sys/class/ 下的一个目录。
   • device_create在设备类下创建设备节点。备节点会自动出现在 /dev/ 目录下，同时会在 /sys/class/ 下创建相应的属性文件。

4. 实现文件操作函数:

   • 实现 file_operations 结构体中的函数指针，如 open、release、read、write 等。

5. 注销字符设备:

   • 在模块卸载时，使用 cdev_del 和 unregister_chrdev_region 函数注销字符设备并释放设备号。

#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/uaccess.h>

#define DEVICE_NAME "my_char_device"

static int major;
static struct cdev my_cdev;
static struct class *my_class;
static struct device *my_device;

static int my_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    printk(KERN_INFO "Device opened\n");
    return 0;
}

static int my_release(struct inode *inode, struct file *file)
{
    printk(KERN_INFO "Device closed\n");
    return 0;
}

static ssize_t my_read(struct file *file, char __user *buf, size_t count, loff_t *pos)
{
    printk(KERN_INFO "Read operation\n");
    return 0;
}

static ssize_t my_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *pos)
{
    printk(KERN_INFO "Write operation\n");
    return count;
}

static struct file_operations fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = my_open,
    .release = my_release,
    .read = my_read,
    .write = my_write,
};

static int __init my_init(void)
{
    dev_t dev;
    int ret;

    // 动态分配设备号
    ret = alloc_chrdev_region(&dev, 0, 1, DEVICE_NAME);
    if (ret < 0) {
        pr_err("Failed to allocate device number\n");
        return ret;
    }
    
    major = MAJOR(dev);
    
    // 初始化 cdev
    cdev_init(&my_cdev, &fops);
    my_cdev.owner = THIS_MODULE;
    
    // 注册字符设备
    ret = cdev_add(&my_cdev, dev, 1);
    if (ret < 0) {
        pr_err("Failed to add cdev\n");
        unregister_chrdev_region(dev, 1);
        return ret;
    }
    
    // 创建设备类
    my_class = class_create(THIS_MODULE, "my_device_class");
    if (IS_ERR(my_class)) {
        pr_err("Failed to create class\n");
        cdev_del(&my_cdev);
        unregister_chrdev_region(dev, 1);
        return PTR_ERR(my_class);
    }
    
    // 创建设备节点
    my_device = device_create(my_class, NULL, dev, NULL, "my_device");
    if (IS_ERR(my_device)) {
        pr_err("Failed to create device\n");
        class_destroy(my_class);
        cdev_del(&my_cdev);
        unregister_chrdev_region(dev, 1);
        return PTR_ERR(my_device);
    }
    
    printk(KERN_INFO "Device registered with major number %d\n", major);
    return 0;

}

static void __exit my_exit(void)
{
    dev_t dev = MKDEV(major, 0);

    // 销毁设备节点
    device_destroy(my_class, dev);
    
    // 销毁设备类
    class_destroy(my_class);
    
    // 注销字符设备
    cdev_del(&my_cdev);
    unregister_chrdev_region(dev, 1);
    
    printk(KERN_INFO "Device unregistered\n");

}

module_init(my_init);
module_exit(my_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Your Name");
MODULE_DESCRIPTION("A simple character device driver using class_create and device_create");

2.Linux设备模型

linux 设备驱动模型

设备模型是Linux内核中一个非常重要的概念，很多复杂的驱动（比如platform、USB、I2C），都是以设备模型为基础进行构建的。如果你在阅读驱动源码时感觉很吃力，感觉太复杂，错综复杂，无法真正理解其全景框架和底层的运行逻辑，这里真诚地建议你可以尝试从设备模型学起：设备模型以最核心的kobject和kset数据结构构建了设备树的基本骨架，又通过device、bus、driver、class进一步封装，构建了设备模型的基本能力：总线匹配、电源管理、热插拔机制… 本期课程从设备模型最核心的kobject和kset讲起，全网首创使用OOP思想进行讲解，一步一步讲解内核中设备模型的封装过程，通过实际编程，从零编写一个总线子系统，向大家展示一个内核模块是如何从最基本的功能，慢慢迭代和进化成一个子系统的，总线是如何match的，设备是如何probe的，热插拔事件是如何产生和发送的，我们如何监听和解析这些热插拔事件？设备节点是如何自动生成的？通过本期课程的学习，通过自己编程来实现这些功能，你将真正理解这些底层细节，真实地感受到它是如何一步一步实现和运行的，而不仅仅是停留在脑海中的一个抽象概念。 通过本期课程的学习，你的预期收获如下： 理解kobject、kset、attribute、uevent在设备模型中的作用 掌握sysfs文件系统：注册、挂载、文件的打开读写流程 理解sysfs文件系统和设备模型的关联 掌握驱动中的device、bus、device_driver、class编程接口 真正理解热插拔事件：hotplug/uevent 学会自定义、发送、解析热插拔uevent事件 学会自己编程，实现设备节点的自动创建 学会如何编写总线型（bus）驱动 学会从零实现一个bus子系统 理解udev/mdev在设备模型中的作用

什么是设备树 dts(device tree)

设备树（Device Tree）是描述计算机的特定硬件设备信息的数据结构，以便于操作系统的内核可以管理和使用这些硬件，包括CPU或CPU，内存，总线和其他一些外设。dtb文件会被保存到ROM中，最终通过bootbolader被加载到内核，这样内核就可以通过解析设备树来让驱动去控制实际的硬件了。

(1) dts

硬件的相应信息都会写在.dts为后缀的文件中，每一款硬件可以单独写一份xxxx.dts，一般在Linux源码中存在大量的dts文件，对于arm架构可以在arch/arm/boot/dts找到相应的dts

(2) dtc

dtc是编译dts的工具，可以在Ubuntu系统上通过指令apt-get install device-tree-compiler安装dtc工具，不过在内核源码scripts/dtc路径下已经包含了dtc工具。

(3) dtb

dtb(Device Tree Blob)，dts经过dtc编译之后会得到dtb文件，dtb通过Bootloader引导程序加载到内核。所以Bootloader需要支持设备树才行；Kernel也需要加入设备树的支持。

platform_device

struct platform_device
{
     //设备的名字，用于和驱动进行匹配的`
    const char *name;
    
    //内核中维护的所有的设备必须包含该成员
    struct device    dev;

    //资源个数
    u32 num_resources;

    //描述资源
    struct resource    * resource;
    ...
}

设备注册

​ platform_device_register(struct platform_device *);

platform_driver

struct platform_driver
 {
     //当驱动和硬件信息匹配成功之后，就会调用probe函数，驱动所有的资源的注册和初始化全部放在probe函数中
    int (*probe)(struct platform_device *);  
    

    //硬件信息被移除了，或者驱动被卸载了，全部要释放，释放资源的操作就放在该函数中
    int (*remove)(struct platform_device *);

    void (*shutdown)(struct platform_device *);
    int (*suspend)(struct platform_device *, pm_message_t state);
    int (*resume)(struct platform_device *);

    //内核维护的所有的驱动必须包含该成员，通常driver->name用于和设备进行匹配
    struct device_driver driver;

    //往往一个驱动可能能同时支持多个硬件，这些硬件的名字都放在该结构体数组中
    const struct platform_device_id *id_table;

    bool prevent_deferred_probe;

 }

驱动注册和卸载

​ platform_driver_register(struct platform_driver *);
​ platform_driver_unregister(struct platform_driver *);

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