Linux 常见驱动框架

一、V4L2驱动框架

v4l2驱动框架主要对象:

(1)video_device:一个字符设备,为用户空间提供设备节点(/dev/videox),提供系统调用的相关操作(open、ioctl...)

(2)v4l2_device:嵌入到video_device中,表示一个v4l2设备

(3)v4l2_subdev:表示一个v4l2设备的子设备,一个v4l2_devide下可以有多个sub_device

(4)videobuf:v4l2驱动的缓存管理

1、核心层负责注册字符设备,然后提供video_device对象和相应的注册接口给硬件相关层使用

2、硬件相关层需要分配一个video_device并设置它,然后向核心层注册,核心层会为其注册字符设备并且创建设备节点(/dev/videox)。同时硬件相关层还需要分配和设置相应的v4l2_device和v4l2_subdev,其中v4l2_device的一个比较重要的意义就是管理v4l2_subdev,当然有一些驱动并不需要实现v4l2_subdev,此时v4l2_device的意义就不是很大了

3、当应用层通过/dev/video来操作设备的时候,首先会来到V4L2的核心层,核心层通过注册进video_device的回调函数调用相应的操作函数,video_device可以直接操作硬件或者是通过v4l2_subdev来操作硬件

三、I2C驱动框架

先了解一下IIC通信协议:

开始信号(S):SCL为高电平时,SDA山高电平向低电平跳变,开始传送数据。

结束信号(P):SCL为高电平时,SDA由低电平向高电平跳变,结束传送数据。

响应信号(ACK):接收器在接收到8位数据后,在第9个时钟周期,拉低SDA

SDA上传输的数据必须在SCL为高电平期间保持稳定,SDA上的数据只能在SCL为低电平期间变化

在IIC驱动中有几个比较重要的对象:

1、i2c_adatper :描述一个实际的 IIC 物理硬件,I2C驱动I2C设备,我们需要通过I2C驱动去和I2C设备通讯,这其中就需要一个I2C设配器I2C设配器对应的就是SOC上的I2C控制器

2、i2c_algorithmalgorithm是算法的意思,对应的就是如何发送I2C时序

3、i2c_client :描述一个挂接到 IIC 总线上的具体物理设备

4、i2c_driver:用于描述一个 IIC 设备的驱动

i2c_adapter里面有两个重要的成员,nr表示第几个i2c总线(i2c controller),i2c_algorithm(用来收发I2C数据,里面有master_xfer函数)

三、input子系统框架

输入子系统由Input driver(驱动层)、Input core(输入子系统核心)、Event handler(事件处理层)三部分组成。一个输入事件,如鼠标移动、键盘按下等通过Input driver -> Input core -> Event handler -> userspace的顺序到达用户空间的应用程序。

Input driver :主要实现对硬件设备的读写访问,中断设置,并把硬件产生的事件转换为核心层定义的规范提交给事件处理层。
Input core :承上启下。为设备驱动层提供了规范和接口;通知事件处理层对事件进行处理;
Event handler :提供用户编程的接口(设备节点),并处理驱动层提交的数据处理。

input.c为这个子系统的核心,提供了两个重要的链表:

1、input_handler_list : 是这个input子系统的所有handler的链表

2、 input_dev_list : 是这个子系统的所有device的链表

重要的结构体:

1、内核用input_dev结构体表示一个输入设备(鼠标,键盘,触摸屏).

2、输入设备需要向内核上报一个事件,内核中用input_event表示一个事件

3、其中type表示哪类事件,比如EV_REL表示相对位移(比如鼠标),EV_ABS表示绝对位置(比如触摸屏)

四、USB驱动框架

USB 是一种分层总线结构。USB 设备与主机之间的数据传输由 USB 控制器控制。Linux USB 驱动程序架构如下图所示。Linux USB 主机驱动包括三部分:USB 主机控制器驱动、USB 核心和 USB 设备驱动。

目前的USB驱动都很成熟,很多时候,只需要添加VID,PID等信息即可使用。

1、USB Core

(1)USB Core这个模块是纯软件部分,并不代表一个设备,是独立于硬件的协议栈,它是所有USB设备赖以生存的模块,即USB子系统的核心。代码位于kernel/drivers/usb/core目录下。

(2)USB的初始化函数在kernel/drivers/usb/core/usb.c中定义,主要完成bus_register(USB总线注册)、usb_major_init(注册usb主控器字符设备)、usb_register(注册usbfs驱动)、usb_hub_init(USB Hub初始化,注册hub驱动、创建内核守护线程来监测hub端口的状态变化)等工作

2、USB HCD(Host Controller Driver)

硬件主机控制器Host Controller之上运行的是HCD,是对主机控制器硬件的一个抽象,实现核心层与控制器之间的对话接口,USB HCD包含多种USB接口规范:

(1)UHCI:Intel提供,通用主机控制接口,USB1.0/1.1;

(2)OHCI:微软提供,开放主机控制接口,USB1.0/1.1;

(3)EHCI:增强主机控制接口,USB2.0;

3、USB Device Driver

在Linux内核中,使用 struct usb_driver结构体来描述一个USB驱动,通过usb_register在USB驱动中注册进内核。

因此USB设备驱动开发,主要包含如下两个部分:

  • 分配/设置usb_driver结构体,实现并填充结构体内容
  • 注册usb_driver
相关推荐
cxr8281 天前
SPARC方法论在Claude Code基于规则驱动开发中的应用
人工智能·驱动开发·claude·智能体
sukalot1 天前
window显示驱动开发—显示适配器的子设备
驱动开发
Evan_ZGYF丶2 天前
【RK3576】【Android14】如何在Android14下单独编译kernel-6.1?
linux·驱动开发·android14·rk3576
sukalot3 天前
window显示驱动开发—视频呈现网络简介
驱动开发
sukalot3 天前
window显示驱动开发—为头装载和专用监视器生成自定义合成器应用(二)
驱动开发
zwhSunday3 天前
Linux驱动开发(1)概念、环境与代码框架
linux·运维·驱动开发
sukalot4 天前
window显示驱动开发—为头装载和专用监视器生成自定义合成器应用(三)
驱动开发
sukalot4 天前
window显示驱动开发—为头装载和专用监视器生成自定义合成器应用(一)
驱动开发
cxr8285 天前
基于Claude Code的 规范驱动开发(SDD)指南
人工智能·hive·驱动开发·敏捷流程·智能体
zwhSunday5 天前
Linux驱动开发(2)进一步理解驱动
linux·驱动开发