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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。

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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：

1. 总线匹配（Bus Matching）
2. 设备树匹配（Device Tree Matching）
3. 平台设备匹配（Platform Device Matching）
4. I2C/SPI 设备匹配
5. USB 设备匹配
6. PCI 设备匹配
7. OF（Open Firmware）设备树匹配
8. 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。

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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。

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(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。

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(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。

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(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
};

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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
};

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(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
};

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(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
};

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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。