Linux 驱动开发实战：从手写 LED 字符设备驱动到设备树

前言

学习Linux驱动，LED是经典入门案例。本文从最基础的硬编码寄存器字符设备驱动，过渡到设备树+platform平台驱动，完整梳理IMX6ULL上的实现思路，理解软硬件解耦思想。

一、传统字符设备驱动（无设备树）

原理

直接在驱动代码写死寄存器物理地址，使用ioremap完成地址映射，手动注册字符设备，提供open/release/write接口，应用层通过/dev/led操作LED。

核心代码片段

c 复制代码

static struct file_operations led_fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = led_open,
    .release = led_release,
    .write = led_write,
};

static int __init led_init(void)
{
    register_chrdev(LED_MAJOR, "led", &led_fops);
    gpio_base = ioremap(GPIO_PHYS_ADDR, REG_SIZE);
    writel(OUT_MODE, gpio_base + GPIO_DIR);
    return 0;
}

缺点：硬件信息硬编码，更换硬件就要修改驱动源码、重新编译模块，可移植性差，仅适合入门理解字符设备底层原理。

二、设备树版本 platform 驱动（工程标准写法）

设备树将硬件信息剥离到dts文件，驱动只保留业务逻辑，依靠compatible属性完成设备与驱动匹配，实现软硬件分离。

dts节点片段

dts 复制代码

led_test {
    compatible = "myimx6ull,led";
    gpios = <&gpio1 3 GPIO_ACTIVE_LOW>;
    status = "okay";
};

平台驱动核心片段

c 复制代码

static const struct of_device_id led_of_match[] = {
    { .compatible = "myimx6ull,led" },
    {}
};

static struct platform_driver led_platform_driver = {
    .probe = led_probe,
    .remove = led_remove,
    .driver = {
        .name = "led-drv",
        .of_match_table = led_of_match,
    },
};
module_platform_driver(led_platform_driver);

匹配成功后自动执行probe函数，解析设备树GPIO属性、申请引脚资源并完成初始化。

三、应用层测试代码

c 复制代码

fd = open("/dev/led", O_RDWR);
write(fd, &val, 1);
close(fd);

写入1点亮LED，写入0熄灭LED。

四、完整实操流程

修改dts添加led节点，编译生成dtb并更新到开发板
编写platform驱动，Makefile编译生成ko模块
开发板insmod加载驱动，内核匹配设备树，自动创建设备节点
运行应用程序控制LED；测试完毕rmmod卸载驱动

五、两种方案对比

传统字符设备：代码简单，适合初学；硬件写死，移植性差。

设备树+platform驱动：工业主流方案，硬件描述和驱动逻辑分离，换硬件只需修改设备树，不用改动驱动代码。

六、常见问题

compatible字符串驱动和设备树必须完全一致，大小写敏感，字符串不匹配会导致probe不执行
GPIO电平极性容易颠倒，GPIO_ACTIVE_LOW代表低电平点亮
修改设备树后需要重新编译dtb，只编译ko不会更新硬件配置
内核模块版本要和开发板内核版本保持一致，否则加载模块报错