摘要: 本文將帶你走進 Linux 驅動開發的世界，從設備驅動模型、內核模塊開發基礎開始，逐步深入 I2C、SPI、USB 等常用外設的驅動編寫，結合實際案例，助你掌握 Linux 驅動開發技能。

關鍵詞: Linux 驅動，設備驅動模型，內核模塊，I2C，SPI，USB

一、Linux 設備驅動模型

Linux 設備驅動模型是理解和開發驅動的基石。它抽象了硬件設備的共性，為驅動程序提供統一的接口，簡化了驅動開發的復雜度。

1.1 設備、驅動與總線

Linux 設備驅動模型的核心是設備(Device)、驅動(Driver) 和 總線(Bus) 三者的關系。

• 設備: 代表真實的物理設備，如 I2C 設備、SPI 設備、USB 設備等。
• 驅動: 是軟件程序，負責管理和控制設備，實現設備的功能。
• 總線: 連接設備和驅動的橋梁，提供統一的接口規范，方便設備和驅動的匹配和通信。

1.2 kobject、kset 與子系統

• kobject: 內核對象，是驅動模型的基本單元，代表內核中的一個實體。
• kset: kobject 的集合，用于組織和管理 kobject。
• 子系統: kset 的更高層抽象，通常代表一個大的功能模塊，如 I2C 子系統、SPI 子系統等。

 

二、Linux 內核模塊開發基礎

2.1 模塊的結構

一個簡單的內核模塊代碼結構如下：

#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>static int __init my_module_init(void)
{// 模塊初始化代碼return 0;
}static void __exit my_module_exit(void)
{// 模塊卸載代碼
}module_init(my_module_init);
module_exit(my_module_exit);MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Your Name");
MODULE_DESCRIPTION("Module Description");

2.2 編譯和加載模塊

1. 編寫Makefile:

obj-m := my_module.oKDIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/buildall:make -C $(KDIR) M=$(PWD) modulesclean:make -C $(KDIR) M=$(PWD) clean

1. 編譯模塊: make
2. 加載模塊: sudo insmod my_module.ko
3. 查看模塊: lsmod
4. 卸載模塊: sudo rmmod my_module

三、I2C 驅動開發實戰

3.1 I2C 協議簡介

I2C 是一種同步、半雙工的通信協議，只有兩根線：SDA(數據線) 和 SCL(時鐘線)。每個連接到總線的器件都有唯一的 I2C 地址。

3.2 I2C 驅動框架

3.3 案例：讀取 EEPROM 數據

以讀取 AT24C02 EEPROM 數據為例，演示 I2C 驅動開發的基本流程。

1. 定義 I2C 設備結構體: