Linux驅(qū)動(dòng)開發(fā)的學(xué)習(xí)方法

Linux驅(qū)動(dòng)開發(fā)，看起來是一份很高大上的職業(yè)，畢竟從事上層應(yīng)用開發(fā)人員太多，而且門檻又不是特別高，而內(nèi)核級(jí)開發(fā)從業(yè)人員要少得多，而且資料又較少。

有許多剛剛接觸到Linux驅(qū)動(dòng)開發(fā)的同學(xué)會(huì)感覺非常困惑，面對(duì)復(fù)雜的Linux內(nèi)核有一種無從下手的感覺。今天就和大家分享一下，讓剛剛步入驅(qū)動(dòng)開發(fā)的同學(xué)少走一些彎路。

01要知道將來要做什么

學(xué)習(xí)，都是有目的性的，要么是興趣使然，要么就是剛性需求，為了找一份好的工作。在這里先和大家聊聊做設(shè)備驅(qū)動(dòng)將來可以做哪些方面。

我把linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)開發(fā)工作分為兩大類，一類是做BSP級(jí)的開發(fā)，另外一類是做外設(shè)驅(qū)動(dòng)的開發(fā)。

BSP的開發(fā)指的是板級(jí)代碼的開發(fā)，和CPU是密切相關(guān)的,例如I2C/SPI Adapter的驅(qū)動(dòng)。如果使用通用的芯片，比如三星的Exynos，飛思卡爾的I.MX系列，TI的OMAP或者DaVinci系列，基本都會(huì)有現(xiàn)成的BSP包，這部分代碼通常是芯片廠商提供和大型公司貢獻(xiàn)。

大家可以看看linux內(nèi)核源碼中/arch/arm/mach-omap，內(nèi)部很多代碼都是諾基亞貢獻(xiàn)。做BSP級(jí)的開發(fā)需要有較深的功底，首先要十分了解CPU特性，另外要使代碼有良好的擴(kuò)展性和復(fù)用性，方便后續(xù)移植。有這樣需求的往往是芯片商或使用專用芯片的設(shè)備商。

外設(shè)驅(qū)動(dòng)開發(fā)就相對(duì)簡(jiǎn)單一些，都是和特定的外設(shè)硬件打交道。

通過利用BSP級(jí)代碼提供的API或者linux提供的更高層的抽象接口來操作硬件。實(shí)際上和應(yīng)用層的開發(fā)大同小異。

例如操作I2C總線上的EEPROM，實(shí)際上的讀和寫操作都有已經(jīng)封裝好的API來完成.而開發(fā)者需要做的是了解外設(shè)的特性，通過封裝好的API對(duì)外設(shè)進(jìn)行操作。新入門的開發(fā)者建議從外設(shè)驅(qū)動(dòng)開發(fā)入手，循序漸進(jìn)。當(dāng)然，一個(gè)優(yōu)秀的開發(fā)者是即可以做BSP級(jí)代碼的開發(fā)，也能做外設(shè)驅(qū)動(dòng)的開發(fā)的。

02用面向?qū)ο蟮乃枷肴ニ伎?/p>

面向?qū)ο?，即OO思想，大家應(yīng)該非常熟悉。linux的內(nèi)核雖然用面向過程的C語言實(shí)現(xiàn)，但是仍然是通過面向?qū)ο蟮乃枷肴ピO(shè)計(jì)的。

如果從單片機(jī)轉(zhuǎn)行做linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)，會(huì)發(fā)現(xiàn)和單片機(jī)的或者裸機(jī)的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)有很大區(qū)別。設(shè)計(jì)linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)不單單是對(duì)硬件設(shè)備的操作，更多需要考慮的是擴(kuò)展性和代碼的復(fù)用。

所以就出現(xiàn)了platform device/driver,i2c device/driver,spi device/driver，抽象出了設(shè)備和驅(qū)動(dòng)兩部分，使設(shè)備細(xì)節(jié)和驅(qū)動(dòng)分離。另外還出現(xiàn)了一些框架，提供了底層接口的封裝，做開發(fā)時(shí)要習(xí)慣用OO思想去設(shè)計(jì)。當(dāng)然要記住條條大路通羅馬，不使用這些device/driver也可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備驅(qū)動(dòng)，只是不太推薦這樣做。

03從各驅(qū)動(dòng)框架入手

Linux提供了各種框架(子系統(tǒng))，對(duì)底層進(jìn)行封裝，抽象出相同操作的接口，這樣可以更好的實(shí)現(xiàn)復(fù)用。想入門linux驅(qū)動(dòng)開發(fā)，可以先從框架入手，掌握API的使用，再逐漸深入研究，從上到下去學(xué)習(xí)。不要把驅(qū)動(dòng)開發(fā)想象的太復(fù)雜，實(shí)際和英語的完型填空差不多，框架有了，只需要自己去填寫操作具體硬件的細(xì)節(jié)代碼而已。

幾個(gè)比較重要和常用的框架有：

GPIO：這個(gè)就不用多說了，剛開始接觸驅(qū)動(dòng)的基本會(huì)練習(xí)通過GPIO點(diǎn)亮LED的操作，linux封裝了相關(guān)的gpio操作接口。

SPI：學(xué)會(huì)spi device/driver的用法，以及收發(fā)消息API，可以參考一些代碼，基本都是相同的套路。

I2C：學(xué)會(huì)i2c device/driver的用法，和學(xué)習(xí)SPI的套路一樣。

PINCTRL：非常重要的一個(gè)框架，負(fù)責(zé)CPU引腳復(fù)用，由于現(xiàn)在的CPU都很復(fù)雜，一個(gè)引腳支持多種復(fù)用。

V4L2:一個(gè)非常復(fù)雜的視頻采集框架，具體可以參考相關(guān)的文檔。驅(qū)動(dòng)里面有很多例子可供參考，同時(shí)提供了模板vivi.c

Framebuffer:顯示相關(guān)的框架，熟悉其中API，而且有模板skeletonfb.c。

DMA Engine: 把DMA操作進(jìn)行封裝，目前驅(qū)動(dòng)代碼中關(guān)于DMA的操作很多是使用私有的BSP包中的DMA接口，如果支持DMA Engine的話，建議使用DMA Engine。

中斷：比較常用的了，接口不多，很少掌握。

USB框架：USB框架比較復(fù)雜，API較多，可以通過讀已有的代碼進(jìn)行學(xué)習(xí)。

MTD框架：存儲(chǔ)相關(guān)比較重要的框架，網(wǎng)上相關(guān)的文檔很多。

設(shè)備樹：設(shè)備樹是在新的內(nèi)核里面引進(jìn)來的，可以把板級(jí)代碼中的各種device通過設(shè)備樹文件去描述，動(dòng)態(tài)創(chuàng)建，這樣更靈活。其實(shí)不要把設(shè)備樹想象的太復(fù)雜，實(shí)際和解析JSON，XML一樣，各個(gè)節(jié)點(diǎn)中記錄設(shè)備相關(guān)的信息，提供給驅(qū)動(dòng)使用。

審核編輯：湯梓紅