31、设备驱动程序接口与用户空间设备驱动

设备驱动程序接口与用户空间设备驱动

1. 寻找设备驱动

当你没有合适的设备驱动时，可以尝试以下方法：
- 在线搜索并在相关论坛询问是否有适用于更高版本 Linux 的驱动。
- 若找到合适的驱动，可考虑更新板级支持包（BSP）以使用更新的内核。
- 若更新 BSP 不可行，可尝试将驱动移植到当前内核。但如果内核版本相差超过 12 - 18 个月，可能需要重写部分驱动代码。
- 若上述方法都失败，可能需要自己编写缺失的内核驱动，但这并非总是必要的。

2. 用户空间设备驱动概述

在编写设备驱动之前，先思考是否真的有必要。许多常见类型的设备都有通用的设备驱动，可让你直接从用户空间与硬件交互，无需编写内核代码。用户空间代码更易于编写和调试，且不受 GPL 限制。这些驱动主要分为两类：
- 通过 sysfs 文件控制的驱动，如 GPIO 和 LED。
- 通过设备节点暴露通用接口的串行总线驱动，如 I2C。

3. GPIO

3.1 GPIO 简介

通用输入输出（GPIO）是最简单的数字接口形式，可直接访问单个硬件引脚，引脚有高、低两种状态。多数情况下，可将 GPIO 引脚配置为输入或输出，还可通过软件操作一组 GPIO 引脚创建更高级的接口，如 I2C 或 SPI，这种技术称为位操作（bit banging）。不过，软件循环的速度和精度有限，通常难以实现优于毫秒级的定时器精度，除非配置实时内核。GPIO 常见的应用场景包括读取按钮和数字传感器，以及控制 LED、电机和继电器。

3.2 GPIO 硬件与内核子系统

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