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Day 8（下篇）：总线驱动模型实战全解析 —— 以 PCA9450 PMIC 为例

news 来源：原创 2025/6/20 19:59:07

✅ Day 8（下篇）：总线驱动模型实战全解析 —— 以 PCA9450 PMIC 为例

在上一篇博文中，我们深入梳理了 Linux 驱动框架中两大核心模型 —— 平台驱动模型与总线驱动模型 —— 的结构差异与匹配逻辑。在本篇下篇中，我们将从一个完整的 I2C 总线驱动模型实战出发，以 NXP i.MX8M Plus EVK 板载的 PCA9450 PMIC 电源芯片为例，详细讲解设备树设计、驱动匹配过程、驱动模型与资源获取机制，帮助你真正掌握“总线驱动模型”的应用与核心技术点。

🔁 一、上篇回顾：平台 vs 总线驱动模型

在上篇中，我们明确区分了两个核心驱动模型：

分类	模型名称	典型接口	设备绑定方式	匹配依据
平台驱动模型	`platform_driver` + `platform_device`	`platform_get_resource()`	设备树 + platform_bus	`.compatible` + platform_match
总线驱动模型	如 `i2c_driver`、`spi_driver`、`pci_driver` 等	`i2c_add_driver()`、`i2c_probe()`	总线设备自动挂载	总线类型 + `.id_table` or `.of_match_table`

它们都属于统一的 Linux 设备模型体系，但在驱动注册、设备创建、资源获取方式等方面有着本质差异。

在这篇文章中，我们将把理论落地，从实际硬件和驱动代码出发，对总线驱动模型做一次全面的实战讲解。

🧩 二、硬件结构解析：PCA9450 在 i.MX8MP 上的供电角色

✅ 2.1 电源架构图理解

我们首先看下官方 EVK 的 PWR TREE 图：

这张图显示了 PCA9450 PMIC 所控制的多个电压通道（BUCKx、LDOx），它们为 i.MX8MP 的核心电源、IO 电源、LPDDR4 等子系统提供稳压输出。

从图中可见：

PCA9450 是通过 I2C 接口与 SoC 相连。
PMIC 的多个输出通道，如 BUCK1/2/4/5/6、LDO1/2/3/4/5，分别负责供电给 CPU、LPDDR4、eMMC、USB、WiFi 等模块。
VDD_ARM、VDD_DRAM、NVCC_DRAM 等电源信号直接由 PCA9450 管脚控制。

📁 三、设备树结构讲解（以 i2c1@30a20000 节点为起点）

我们先来看设备树中关于 I2C1 控制器与 PCA9450 的定义：

&i2c1 {
    clock-frequency = <400000>;
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&pinctrl_i2c1>;
    status = "okay";

    pmic@25 {
        compatible = "nxp,pca9450c";
        reg = <0x25>;
        pinctrl-names = "default";
        pinctrl-0 = <&pinctrl_pmic>;
        interrupt-parent = <&gpio1>;
        interrupts = <3 IRQ_TYPE_LEVEL_LOW>;

        regulators {
            buck1: BUCK1 {
                regulator-name = "BUCK1";
                regulator-min-microvolt = <600000>;
                regulator-max-microvolt = <2187500>;
                regulator-boot-on;
                regulator-always-on;
            };
            ...
        };
    };
};

✅ 核心字段解释：

字段	含义
`&i2c1`	表示引用 i2c1 控制器
`pmic@25`	PMIC 芯片的 I2C 地址为 0x25
`compatible`	匹配驱动的关键字段，驱动需声明支持 `"nxp,pca9450c"`
`regulators`	子节点，定义具体电源通道的电压配置和属性

设备树中通过 .compatible + reg 进行 设备绑定，再通过 regulators 子节点完成电源控制逻辑的描述。

🧩 四、驱动注册与匹配分析

在 PCA9450 的驱动源码中，我们可以看到典型的 I2C 总线驱动写法：

static const struct of_device_id pca9450_of_match[] = {
    { .compatible = "nxp,pca9450c", .data = (void *)PCA9450_TYPE_PCA9450C },
    ...
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, pca9450_of_match);

static struct i2c_driver pca9450_i2c_driver = {
    .driver = {
        .name = "nxp-pca9450",
        .of_match_table = pca9450_of_match,
    },
    .probe = pca9450_i2c_probe,
};
module_i2c_driver(pca9450_i2c_driver);

✅ 匹配流程详解：

i2c 总线子系统扫描设备树，识别挂载在 i2c1 控制器下的从设备节点。
找到 compatible = "nxp,pca9450c"。
内核会遍历 i2c_driver 中的 .of_match_table，发现匹配项，调用 .probe()。

此过程无需手动注册 platform_device，而是 通过 i2c 子系统自动完成，这就是总线驱动模型的优势：结构清晰，自动匹配。

🔧 五、资源获取方式差异说明

功能	平台驱动模型	总线驱动模型
获取资源（reg）	`platform_get_resource()`	`regmap_init_i2c()` 或 `i2c_smbus_read_*()`
时钟	`devm_clk_get()`	通常不涉及
中断	`platform_get_irq()`	通过 `client->irq` 获得
设备数据	`platform_get_drvdata()`	`i2c_set_clientdata()`

以 PCA9450 为例，驱动通过 regmap_init_i2c() 来访问内部寄存器：

pca9450->regmap = devm_regmap_init_i2c(i2c, &pca9450_regmap_config);

这本质上就是用 i2c_transfer 或 smbus API，完成对 PMIC 内部寄存器的读写操作。

🧩 六、regulator 框架接入流程

PCA9450 的每一个电源输出（BUCK/LDO）都以子设备形式注册为一个 regulator 控制器，整个驱动通过如下步骤完成电源输出控制的注册：

解析设备树 regulators 节点；
注册每个 regulator 设备；
提供 regulator_ops 函数集支持 enable/disable、set_voltage 等操作；
提供 ramp_delay、电压范围等配置。

示例代码：

rdev = devm_regulator_register(pca9450->dev, desc, &config);

注册成功后，其他子系统（如 CPU 调频、系统电源管理等）就可以调用 regulator API 控制该 PMIC 电压。

📌 七、I2C 总线驱动模型核心总结

核心要素	总结说明
驱动结构	`i2c_driver` 注册、`.probe()` 初始化、`.remove()` 清理
匹配机制	依赖 `i2c-core` 扫描设备树并调用 `.of_match_table`
资源访问	通过 `regmap_init_i2c()` 映射寄存器，使用 `i2c_transfer` 进行访问
驱动模型	本质上是总线驱动模型的一种典型实现，属于设备模型框架下的子类
与平台模型区别	不需创建 `platform_device`，资源访问机制不同，结构更自动