pinctrl 驱动的初始化

原创于 2025-06-02 17:01:46 发布 · 563 阅读

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这行代码是 Linux 内核中用于动态分配引脚描述符（pin descriptor）数组的典型实现，常见于 pinctrl 驱动的初始化阶段。以下是逐层解析：

1. 函数原型解析

pindesc = devm_kcalloc(&pdev->dev, info->ctrl->nr_pins, sizeof(*pindesc), GFP_KERNEL);

1.1 `devm_kcalloc` 函数

作用：内核设备管理（Device Managed）的内存分配函数，用于分配连续内存块，并自动绑定到设备生命周期。
特性：
- 内存会在设备驱动卸载时自动释放，无需手动调用 kfree。
- 分配的内存初始化为零（等效于 kcalloc）。
参数：
1. &pdev->dev：指向当前设备的 struct device 指针，标记内存所属设备。
2. info->ctrl->nr_pins：要分配的元素数量（即引脚总数）。
3. sizeof(*pindesc)：每个元素的大小（pindesc 指向的结构体大小）。
4. GFP_KERNEL：内存分配标志，表示在内核上下文中分配，可能触发睡眠。

2. 关键数据结构

2.1 `pdev`（Platform Device）

类型：struct platform_device *
含义：表示当前平台设备（如 SoC 上的 pinctrl 控制器）。
&pdev->dev：获取设备的 struct device 结构体，用于资源管理。

2.2 `info`（控制器信息）

类型：通常为 struct example_pinctrl *（驱动私有数据）。
info->ctrl：指向控制器描述符（如 struct example_pinctrl_ctrl），包含：
- nr_pins：控制器管理的引脚总数。

2.3 `pindesc`（引脚描述符数组）

类型：struct pin_desc *（假设 pin_desc 是引脚描述符结构体）。
含义：存储每个引脚的配置信息（如引脚号、功能、电气参数等）。

3. 代码逻辑

3.1 分配内存

目的：为控制器管理的所有引脚分配存储空间。
示例：若 nr_pins = 32，则分配 32 * sizeof(struct pin_desc) 字节的内存。

内存布局：

struct pin_desc {
    unsigned int pin;       // 引脚编号（如 GPIO0）
    unsigned long function;  // 功能复用配置（如 UART_TX）
    unsigned long config;   // 电气参数（如上拉、驱动强度）
    // ... 其他字段
};

3.2 绑定到设备生命周期

通过 devm_kcalloc 分配的内存会自动绑定到 pdev->dev。
当设备驱动卸载时（如 remove 函数被调用），内核会自动释放该内存，避免泄漏。

4. 典型使用场景

在 pinctrl 驱动的 probe 函数中，分配引脚描述符数组以初始化控制器：

static int example_pinctrl_probe(struct platform_device *pdev) {
    struct example_pinctrl *info;
    struct pin_desc *pindesc;

    // 1. 分配驱动私有数据
    info = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*info), GFP_KERNEL);

    // 2. 从设备树解析控制器信息（如引脚总数）
    info->ctrl = parse_controller_dt(pdev);

    // 3. 分配引脚描述符数组
    pindesc = devm_kcalloc(&pdev->dev, info->ctrl->nr_pins,
                          sizeof(*pindesc), GFP_KERNEL);

    // 4. 填充引脚描述符（如解析设备树中的引脚配置）
    for (int i = 0; i < info->ctrl->nr_pins; i++) {
        pindesc[i].pin = i;
        pindesc[i].function = PIN_FUNCTION_GPIO;
    }

    // 5. 注册 pinctrl 设备
    info->pctldev = pinctrl_register(&example_pinctrl_desc, &pdev->dev, info);

    return 0;
}

5. 内存管理优势

自动释放：无需在 remove 函数中手动释放 pindesc。
避免泄漏：即使驱动初始化失败，内核也会清理已分配的内存。
简化代码：减少内存管理代码量，提升可维护性。

6. 替代方案对比

函数	行为	适用场景
`devm_kcalloc`	分配并清零，自动释放	驱动初始化时分配长期使用的内存
`kzalloc`	分配并清零，需手动释放	临时内存或非设备相关的内存
`devm_kmalloc`	分配，自动释放	无需清零的内存（如结构体指针）