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在 Linux 设备驱动 开发中，驱动程序（Driver） 需要与 硬件设备（Device） 进行匹配，以便正确加载并控制设备。Linux 提供了多种设备与驱动匹配机制，不同类型的设备使用不同的匹配方法。
1. 设备与驱动匹配的几种方法
Linux 主要通过以下几种方式进行设备与驱动的匹配：
- 总线匹配（Bus Matching）
- 设备树匹配（Device Tree Matching）
- 平台设备匹配（Platform Device Matching）
- I2C/SPI 设备匹配
- USB 设备匹配
- PCI 设备匹配
- OF（Open Firmware）设备树匹配
- 热插拔（Hotplug）机制匹配
不同的匹配方式适用于不同的总线和设备类型。
2. 设备与驱动匹配机制详解
(1) 总线匹配（Bus Matching）
适用于： 所有挂载在 总线（如 PCI、USB、I2C、SPI、Platform 总线） 上的设备。
匹配方式：
- 总线（Bus） 负责管理设备和驱动，并调用
match()方法匹配驱动与设备。 - 匹配规则 由各个总线（
bus_type）定义，如 PCI、USB、I2C 等总线。
示例：定义总线匹配规则
struct bus_type my_bus_type = {.name = "my_bus",.match = my_bus_match, // 设备与驱动匹配函数
};
匹配函数：
int my_bus_match(struct device *dev, struct device_driver *drv) {return !strcmp(dev->name, drv->name);
}
该匹配方式用于系统所有总线级设备匹配。
(2) 设备树匹配（Device Tree Matching）
适用于： ARM、嵌入式平台，依赖 设备树（Device Tree, DT） 进行设备描述。
匹配方式：
- 设备树 DTS 中定义设备，并使用
compatible字段标识。 - 驱动程序中定义
of_device_id表，Linux 内核根据compatible进行匹配。
示例：DTS 设备描述
soc {uart@10000000 {compatible = "myvendor,my-uart";reg = <0x10000000 0x100>;};
};
示例：驱动匹配
static const struct of_device_id my_uart_dt_ids[] = {{ .compatible = "myvendor,my-uart" },{},
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, my_uart_dt_ids);static struct platform_driver my_uart_driver = {.probe = my_uart_probe,.driver = {.name = "my_uart",.of_match_table = my_uart_dt_ids, // 设备树匹配},
};
关键点：
compatible在设备树和驱动中必须匹配。of_match_table指定设备树匹配表。
(3) 平台设备匹配（Platform Device Matching）
适用于： 无标准总线的设备（如 SoC 内部设备）。
匹配方式：
- 在
platform_device结构体中定义设备名称。 - 在
platform_driver结构体中定义驱动名称，进行匹配。
示例：定义平台设备
struct platform_device my_device = {.name = "my_platform_device",
};
示例：定义平台驱动
static struct platform_driver my_driver = {.driver = {.name = "my_platform_device",},.probe = my_probe,
};
关键点：
- 设备的
.name必须与 驱动的.driver.name一致。 platform_driver_register()进行注册。
(4) I2C/SPI 设备匹配
适用于： I2C、SPI 总线上的设备（如传感器、EEPROM）。
I2C 设备匹配
匹配方式：
- I2C 设备通过
i2c_board_info结构体静态注册。 - I2C 驱动匹配
i2c_device_id或of_device_id。
示例：I2C 设备
static struct i2c_board_info my_i2c_device = {I2C_BOARD_INFO("my_i2c_dev", 0x50),
};
示例：I2C 驱动
static const struct i2c_device_id my_i2c_ids[] = {{ "my_i2c_dev", 0 },{},
};
MODULE_DEVICE_TABLE(i2c, my_i2c_ids);static struct i2c_driver my_i2c_driver = {.driver = { .name = "my_i2c_dev" },.id_table = my_i2c_ids, // 设备 ID 匹配
};
SPI 设备匹配
匹配方式：
- SPI 设备通过
spi_board_info静态注册。 - SPI 驱动匹配
spi_device_id。
示例：SPI 设备
static struct spi_board_info my_spi_device = {.modalias = "my_spi_dev",
};
示例：SPI 驱动
static const struct spi_device_id my_spi_ids[] = {{ "my_spi_dev", 0 },{},
};
MODULE_DEVICE_TABLE(spi, my_spi_ids);static struct spi_driver my_spi_driver = {.driver = { .name = "my_spi_dev" },.id_table = my_spi_ids, // 设备 ID 匹配
};
(5) USB 设备匹配
适用于： USB 设备，如 U 盘、键盘、鼠标。
匹配方式：
- USB 设备具有 VID（厂商 ID） 和 PID（产品 ID），驱动程序中使用
usb_device_id进行匹配。
示例：USB 设备匹配
static const struct usb_device_id my_usb_ids[] = {{ USB_DEVICE(0x1234, 0x5678) }, // VID: 0x1234, PID: 0x5678{},
};
MODULE_DEVICE_TABLE(usb, my_usb_ids);static struct usb_driver my_usb_driver = {.name = "my_usb_driver",.probe = my_usb_probe,.id_table = my_usb_ids, // USB 设备匹配
};
(6) PCI 设备匹配
适用于： PCI 设备，如显卡、网卡。
匹配方式：
- PCI 设备具有 Vendor ID（厂商 ID） 和 Device ID（设备 ID），驱动程序使用
pci_device_id进行匹配。
示例：PCI 设备匹配
static const struct pci_device_id my_pci_ids[] = {{ PCI_DEVICE(0x8086, 0x1234) }, // Intel 设备{},
};
MODULE_DEVICE_TABLE(pci, my_pci_ids);static struct pci_driver my_pci_driver = {.name = "my_pci_driver",.id_table = my_pci_ids, // PCI 设备匹配
};
总结
| 匹配方式 | 适用设备 | 关键匹配字段 |
|---|---|---|
| 总线匹配 | 所有设备 | bus.match |
| 设备树匹配 | ARM、嵌入式 | compatible |
| 平台设备 | SoC 内部设备 | .name |
| I2C 设备 | 传感器 | i2c_device_id |
| SPI 设备 | Flash、传感器 | spi_device_id |
| USB 设备 | U 盘、鼠标 | usb_device_id |
| PCI 设备 | 显卡、网卡 | pci_device_id |
在实际开发中，选择合适的匹配方式能提高驱动程序的兼容性和可移植性。