Linux nvmem 子系统全面解析：综合场景、内核机制、实战分析

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Linux nvmem 子系统全面解析：综合场景、内核机制、实战分析

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一、nvmem 是什么？

nvmem 是 Linux 内核中提供的一套给 EEPROM/非易逝存储器 (如 OTP/EFUSE/小宽带 SPI Flash) 综合读写与管理的子系统。

该子系统被应用在不少需要少量压缩信息存储的场景，包括:

• 网卡 MAC 地址
• 工厂生产时写入的二进制数据
• 产品编号/序列号
• 音频/摄像头/光线设备的标志/校准值

过去这类需每个驱动单独写通信代码，有重复、难以处理同一设备多个使用者等缺点。nvmem 子系统就是为了解决这些问题而出现。

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二、核心概念

1. Cell 、Provider 、Consumer

• nvmem provider: 提供数据给其他模块或用户端，如 at24 这种 EEPROM 驱动就是 provider

• nvmem cell: 分割成的一段有意义数据，如 MAC 地址的地址段（经常在 EEPROM 中的 0x00~0x05 地址）

• nvmem consumer: 使用这段数据的设备/驱动，如网卡驱动读取 MAC

2. 设备树模型

nvmem@50 {
    compatible = "atmel,24c02";
    reg = <0x50>;
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <1>;

    mac_addr: mac@0 {
        reg = <0x0 0x6>;
    };
};

ethernet@30be0000 {
    nvmem-cells = <&mac_addr>;
    nvmem-cell-names = "mac-address";
};

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三、驱动端：注册 nvmem 设备

1. EEPROM 为例

#include <linux/nvmem-provider.h>

static const struct nvmem_config eeprom_nvmem_cfg = {
    .name = "eeprom-2-0050",
    .dev = &client->dev,
    .size = size,
    .word_size = 1,
    .stride = 1,
    .read_only = true,
    .reg_read = at24_reg_read,
};

at24->nvmem = devm_nvmem_register(&client->dev, &eeprom_nvmem_cfg);

2. 必填配置项

项	说明
name	设备名
dev	对应 struct device
size	数据大小
reg_read	读取函数
reg_write	写入函数（非必）

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四、消费端：获取 nvmem 数据

1. nvmem_cell_get()

struct nvmem_cell *cell;
cell = nvmem_cell_get(dev, "mac-address");

2. nvmem_cell_read()

size_t len;
void *data;
data = nvmem_cell_read(cell, &len);
if (!IS_ERR(data))
    memcpy(mac, data, ETH_ALEN);

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五、用户端读取

cat /sys/bus/nvmem/devices/eeprom-2-0050/nvmem | hexdump -C

如果设备树中配置了 MAC 地址 cell：

cat /sys/firmware/devicetree/base/ethernet@30be0000/nvmem-cell-names

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六、实战分析：at24.c 中如何集成 nvmem

at24->nvmem = devm_nvmem_register(dev, &nvmem_config);
if (IS_ERR(at24->nvmem)) {
    pm_runtime_disable(dev);
    if (!pm_runtime_status_suspended(dev))
        regulator_disable(at24->vcc_reg);
    return PTR_ERR(at24->nvmem);
}

这段代码在 at24_probe() 最后执行，如果注册失败会引发该设备 probe fail。

常见错误如下：

[    1.853129] at24: probe of 2-0050 failed with error -16

通常是 nvmem 名称冲突/注册重复/配置错误。

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七、面试问题 & 可口说化答案

问题 1：你怎么说明 nvmem 子系统？

nvmem 是 Linux 内核中对非易逝存储器进行抽象和分组管理的一套框架。它分为 provider 和 consumer，支持设备树创建 cell，可被驱动或用户端通用读取。经常用于 MAC 地址、压缩值、历史历练信息等存储设备。

问题 2：如何从 EEPROM 读 MAC 地址？

通过 nvmem 子系统：

• EEPROM 作为 provider，在设备树中配置 cell
• Ethernet 驱动作为 consumer，配置 nvmem-cells
• 驱动中调用 nvmem_cell_get() + nvmem_cell_read() 读取 MAC

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八、总结

• nvmem 子系统是非易逝存储器管理的标准化接口，读/写分离，简化了多驱动共用同一段数据的约束。
• 在 Yocto/嵌入式项目中，推荐使用 Descriptor GPIO + nvmem 配置模型，让终端产品更可读懂、可控、可优化。

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