20251228 - Linux 驱动开发硬件管理机制笔记

学习Linux 驱动开发时，总觉得知识点十分零散，非常有必要把一些知识点集成起来总结。Linux 驱动开发硬件管理机制相关的术语分为"空间管理"、"描述机制"和"交互协议"三个维度，以此构建完整的知识地图。

在 Linux 内核中，所有的硬件最终都必须映射到内存地址空间才能被访问。

术语	全称	解释
MMU	Memory Management Unit (内存管理单元)	翻译官：硬件电路，负责把 CPU 发出的虚拟地址转为物理地址。没有它，Linux 就无法实现进程隔离。
PA / VA	Physical Address / Virtual Address (物理地址 / 虚拟地址)	真与假：PA 是芯片手册上的实际地址；VA 是驱动程序在代码里使用的地址。
I/O Ports	I/O Ports (I/O 端口)	专用通道：在某些架构（如 X86）中，硬件有专门的访问指令。但在 ARM（如 i.MX6ULL）中，通常使用 I/O Memory 统一编址。
DMA	Direct Memory Access (直接存储器访问)	高速路：允许硬件外设（如网卡）不经过 CPU 直接读写内存，极大减轻 CPU 负担。

现代 Linux 内核不再硬编码硬件信息，而是通过设备树来描述。

术语	全称	解释
OF	Open Firmware (开放固件)	技术来源：Linux 内核中所有以 `of_` 开头的函数（如 `of_get_named_gpio`）都是用于解析设备树的。
Phandle	Pointer Handle (句柄/引用)	指路牌：在 DTS 中用于引用另一个节点。比如 LED 节点引用 GPIO 控制器节点。
Binding	Device Tree Binding (设备树绑定)	说明书：规定了某种硬件在 DTS 里应该写哪些属性（如 `reg`, `interrupts`），通常在内核文档 `Documentation/devicetree/bindings` 下。
Compatible	Compatible String (兼容性字符串)	身份证：驱动程序靠这个字符串找到对应的硬件节点。如 `"fsl,imx6ull-gpio"`。

Linux 为了方便管理，将驱动和硬件剥离开来，形成了一套成熟的框架。

术语	全称	解释
VFS	Virtual File System (虚拟文件系统)	大统一：它屏蔽了底层驱动差异。让你无论是读硬盘还是读 LED，都统一使用 `read/write`。
Platform Bus	Platform Bus (平台总线)	虚拟总线：i.MX6ULL 内部集成的控制器（如 GPIO, I2C, UART）通常挂载在这条虚拟总线上。
PDev / PDrv	Platform Device / Platform Driver	匹配对：PDev 描述硬件资源（来自 DTS），PDrv 实现操作逻辑。两者名字匹配，`probe` 函数就会运行。
Probe	Probe Function (探测函数)	入职考试：当驱动和硬件匹配成功后，内核调用的第一个函数，用于申请资源和初始化硬件。

当硬件有突发状况（如按键被按下），它需要主动告诉 CPU。

术语	全称	解释
IRQ	Interrupt Request (中断请求)	信号线：硬件向 CPU 发出的"请停下工作看我一眼"的电信号。
GIC	Generic Interrupt Controller (通用中断控制器)	调度中心：ARM 架构中负责管理、屏蔽、分发所有中断的核心硬件。
ISR	Interrupt Service Routine (中断处理程序)	急诊室：驱动中专门处理中断的函数，要求执行速度极快。
Bottom Half	Bottom Half (下半部)	延后处理：如果中断要做的事情太多（如网络数据包解析），ISR 只做最紧急的，剩下的丢给"下半部"慢慢做。

当你在阅读一个典型的 i.MX6ULL 驱动时，脑子里应该是这个画面：