1.关于设备树的 device_for_each_child_node函数详解
在 Linux 内核中，device_for_each_child_node 是一个用于遍历设备树（Device Tree）子节点的宏函数，主要用于 ARM 架构的设备树操作。以下是详细解析：
函数作用
device_for_each_child_node 用于遍历指定父节点（parent）下的所有子节点（child nodes），并对每个子节点执行用户定义的回调函数（callback）。常用于设备驱动中动态解析设备树结构。
函数原型
#define device_for_each_child_node(parent, child, callback, data) \
of_for_each_child(parent, child) { \
if (callback(child, data)) break; \
} while (0)
- 参数说明：
parent：父设备节点（struct device_node *），表示要遍历的起始节点。child：临时变量（struct device_node *），用于存储当前遍历到的子节点。callback：回调函数，对每个子节点执行的操作。data：传递给回调函数的自定义数据（可选）。
回调函数要求
回调函数需满足以下签名：
int callback(struct device_node *child, void *data);
- 返回值：
- 返回
0：继续遍历下一个子节点。 - 返回非零值：终止遍历。
- 返回
使用示例
#include <linux/of.h>
static int my_child_callback(struct device_node *child, void *data) {
const char *name;
int ret;
// 获取子节点名称
name = child->name;
// 示例操作：打印子节点名称
pr_info("Found child node: %s\n", name);
// 示例操作：检查特定属性
ret = of_property_read_u32(child, "reg", ®_value);
if (ret) {
pr_warn("No 'reg' property in %s\n", name);
return 0; // 继续遍历
}
return 0; // 继续遍历
}
// 在驱动代码中调用
static int my_driver_probe(struct platform_device *pdev) {
struct device_node *parent = pdev->dev.of_node;
struct device_node *child;
// 遍历父节点下的所有子节点
device_for_each_child_node(parent, child, my_child_callback, NULL) {
// 此处可对子节点进行进一步操作
}
return 0;
}
底层实现
device_for_each_child_node实际上是对of_for_each_child宏的封装。of_for_each_child会通过parent->child链表遍历所有子节点，直到链表末尾（NULL）。
典型应用场景
- 动态解析子设备：在驱动初始化时，遍历父节点下的所有子节点，为每个子设备注册驱动或分配资源。
- 条件匹配：根据子节点的属性（如
compatible字符串）筛选特定设备。 - 资源收集：读取子节点的
reg、interrupts等属性，配置硬件寄存器或中断。
注意事项
- 线程安全：设备树操作通常在驱动初始化阶段完成，无需考虑并发问题。
- 错误处理：回调函数中应谨慎处理属性读取失败的情况，避免驱动崩溃。
- 性能优化：避免在回调函数中执行耗时操作（如阻塞式 I/O）。
相关函数
of_get_next_child：手动遍历子节点（需维护指针）。of_find_node_by_name：按名称查找子节点。of_match_node：按compatible属性匹配节点。
通过 device_for_each_child_node，开发者可以高效地遍历设备树结构，实现硬件资源的动态配置，是 ARM 设备树驱动开发的核心工具之一。
2.结合设备树应用举例
以下是一个完整的 Linux 内核模块开发示例，结合设备树遍历和 I2C 子系统，展示从设备树定义到驱动注册的全流程：
1. 设备树定义（DTS）
/ {
i2c_bus: i2c@1 {
compatible = "my-vendor,i2c-bus";
reg = <0x1>;
#address-cells = <1>;
#size-cells = <0>;
// 子设备1：温度传感器
temp_sensor@48 {
compatible = "my-vendor,temp-sensor";
reg = <0x48>;
label = "Temperature Sensor";
};
// 子设备2：EEPROM
eeprom@50 {
compatible = "my-vendor,eeprom";
reg = <0x50>;
label = "EEPROM";
};
};
};
2. 内核驱动代码（C）
#include <linux/module.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/i2c.h>
#include <linux/platform_device.h>
// --- 步骤1：定义设备树匹配表 ---
static const struct of_device_id my_i2c_of_match[] = {
{ .compatible = "my-vendor,i2c-bus" },
{ /* sentinel */ }
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, my_i2c_of_match);
// --- 步骤2：定义I2C适配器算法 ---
static int my_i2c_xfer(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg msgs[], int num) {
// 实现I2C传输逻辑（此处为简化示例，实际需硬件操作）
return num; // 假设所有消息传输成功
}
static u32 my_i2c_func(struct i2c_adapter *adap) {
return I2C_FUNC_I2C | I2C_FUNC_SMBUS_EMUL;
}
static const struct i2c_algorithm my_i2c_algo = {
.master_xfer = my_i2c_xfer,
.functionality = my_i2c_func,
};
// --- 步骤3：定义I2C适配器结构体 ---
static struct i2c_adapter my_i2c_adapter = {
.owner = THIS_MODULE,
.class = I2C_CLASS_HWMON | I2C_CLASS_SPD,
.algo = &my_i2c_algo,
.dev = {
.of_node = NULL, // 由驱动填充
.init_name = "my-i2c-adapter",
},
};
// --- 步骤4：回调函数处理子节点 ---
static int i2c_child_handler(struct device_node *child, void *data) {
struct i2c_adapter *adap = data;
const char *compatible;
struct i2c_board_info info = {0};
struct i2c_client *client;
// 读取compatible属性
if (of_property_read_string(child, "compatible", &compatible)) {
dev_err(adap->dev.parent, "Missing 'compatible' in %s\n", child->name);
return 0;
}
// 根据compatible注册不同设备
if (!strcmp(compatible, "my-vendor,temp-sensor")) {
strlcpy(info.type, "temp_sensor", I2C_NAME_SIZE);
} else if (!strcmp(compatible, "my-vendor,eeprom")) {
strlcpy(info.type, "eeprom", I2C_NAME_SIZE);
} else {
dev_warn(adap->dev.parent, "Unknown device: %s\n", compatible);
return 0;
}
// 读取reg属性作为I2C地址
of_property_read_u32(child, "reg", &info.addr);
// 注册I2C客户端
client = i2c_new_device(adap, &info);
if (client) {
dev_info(adap->dev.parent, "Registered %s at 0x%02x\n",
info.type, info.addr);
} else {
dev_err(adap->dev.parent, "Failed to register %s\n", info.type);
}
return 0;
}
// --- 步骤5：Probe函数（绑定设备树节点） ---
static int my_i2c_probe(struct platform_device *pdev) {
struct device_node *parent = pdev->dev.of_node;
struct device_node *child;
// 初始化I2C适配器
my_i2c_adapter.dev.parent = &pdev->dev;
my_i2c_adapter.dev.of_node = parent;
// 注册I2C适配器到内核
if (i2c_add_adapter(&my_i2c_adapter)) {
dev_err(&pdev->dev, "Failed to add I2C adapter\n");
return -ENODEV;
}
// 遍历子节点并注册设备
device_for_each_child_node(parent, child, i2c_child_handler, &my_i2c_adapter);
dev_info(&pdev->dev, "I2C bus initialized\n");
return 0;
}
// --- 步骤6：Remove函数（清理资源） ---
static int my_i2c_remove(struct platform_device *pdev) {
i2c_del_adapter(&my_i2c_adapter);
dev_info(&pdev->dev, "I2C bus removed\n");
return 0;
}
// --- 步骤7：定义Platform驱动结构体 ---
static struct platform_driver my_i2c_driver = {
.driver = {
.name = "my-i2c-driver",
.of_match_table = of_match_ptr(my_i2c_of_match),
},
.probe = my_i2c_probe,
.remove = my_i2c_remove,
};
// --- 步骤8：模块初始化/退出函数 ---
static int __init my_i2c_init(void) {
return platform_driver_register(&my_i2c_driver);
}
static void __exit my_i2c_exit(void) {
platform_driver_unregister(&my_i2c_driver);
}
module_init(my_i2c_init);
module_exit(my_i2c_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Your Name");
MODULE_DESCRIPTION("My I2C Bus Driver with Device Tree Support");
3. Makefile
obj-m += my_i2c_driver.o
all:
make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) modules
clean:
make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) clean
4. 完整流程解析
- 设备树定义：
- 定义一个I2C总线节点（
i2c@1），包含两个子设备。 - 子设备通过
compatible属性声明类型，reg属性指定I2C地址。
- 定义一个I2C总线节点（
- 驱动初始化：
- 匹配表：
of_device_id数组将驱动与设备树节点关联。 - I2C算法：实现
master_xfer和functionality函数（示例中简化）。 - 适配器结构体：描述I2C控制器的属性和算法。
- 匹配表：
- Probe函数：
- 绑定到设备树节点后，初始化I2C适配器并注册到内核。
- 使用
device_for_each_child_node遍历子节点，动态注册子设备。
- 子设备注册：
- 回调函数
i2c_child_handler解析子节点的compatible和reg属性。 - 调用
i2c_new_device为每个子设备创建I2C客户端。
- 回调函数
- 模块管理：
module_init和module_exit注册/注销平台驱动。platform_driver结构体定义驱动的探测和移除逻辑。
5. 测试与验证
-
编译模块：
make sudo insmod my_i2c_driver.ko查看日志：
dmesg | grep "I2C bus" -
检测I2C设备：
i2cdetect -l # 列出I2C总线 i2cdetect -y 1 # 扫描总线1上的设备
6. 关键点总结
- 设备树驱动分离：硬件描述（DTS）与驱动逻辑（C代码）解耦。
- 动态注册：通过遍历子节点，无需硬编码设备信息。
- 模块化设计：支持热插拔和动态配置，提升代码复用性。
此示例完整展示了从设备树定义到驱动实现的流程，适用于I2C、SPI等总线型设备的驱动开发。
7.函数调用关系图
1.模块初始化调用关系（模块框架逻辑）
2.适配器结果体
3.探索函数（主要逻辑 ）
4.代码分析完整结构图（因为大，不方便网也观看，所以上面进行了截图，如果下载看，用这个图更方便）
3.关于驱动开发的 DEVICE_ATTR_WO
在 Linux 内核驱动开发中，DEVICE_ATTR_WO 是一个用于创建 只写（Write-Only）sysfs 属性的宏，属于设备属性（Device Attribute）机制的一部分。以下是详细解析和示例：
核心作用
DEVICE_ATTR_WO 用于在 /sys/devices/.../ 目录下生成一个 只允许写入 的文件，用户空间程序可以通过向该文件写入数据来触发驱动中的特定操作，但无法读取其内容。
宏定义解析
DEVICE_ATTR_WO 的典型定义如下（内核源码 include/linux/device.h）：
#define DEVICE_ATTR_WO(_name, _store) \
DEVICE_ATTR(_name, S_IWUSR | S_IWGRP, NULL, _store)
- 参数：
_name：属性文件名（如reset）。_store：写入回调函数（store函数）。
- 权限：
S_IWUSR | S_IWGRP表示文件可被 所有者写 和 组写。 - show 函数：设为
NULL，表示禁止读取操作。
使用场景
- 控制硬件状态：如触发设备复位、切换 GPIO 引脚电平。
- 配置参数：写入配置数据（无需读取当前值）。
- 触发动作：执行一次性操作（如清除错误日志）。
代码示例
#include <linux/device.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/uaccess.h>
// 定义设备结构体
struct my_device {
struct device *dev;
int reset_count;
};
// 写入回调函数
static ssize_t reset_store(struct device *dev,
struct device_attribute *attr,
const char *buf,
size_t count) {
struct my_device *mydev = dev_get_drvdata(dev);
unsigned long val;
// 解析用户输入（示例：将字符串转换为整数）
if (kstrtoul(buf, 10, &val)) {
dev_err(dev, "Invalid input\n");
return -EINVAL;
}
// 执行操作（示例：触发复位）
if (val == 1) {
mydev->reset_count++;
dev_info(dev, "Device reset! Count: %d\n", mydev->reset_count);
// 实际硬件操作（如写寄存器、触发中断等）
}
return count;
}
// 定义只写属性
static DEVICE_ATTR_WO(reset); // 生成 /sys/devices/.../reset
// 驱动初始化
static int my_driver_probe(struct platform_device *pdev) {
struct my_device *mydev;
int ret;
mydev = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*mydev), GFP_KERNEL);
if (!mydev)
return -ENOMEM;
mydev->dev = &pdev->dev;
platform_set_drvdata(pdev, mydev);
// 创建sysfs属性
ret = device_create_file(mydev->dev, &dev_attr_reset);
if (ret) {
dev_err(&pdev->dev, "Failed to create sysfs entry\n");
return ret;
}
return 0;
}
// 驱动退出
static int my_driver_remove(struct platform_device *pdev) {
struct my_device *mydev = platform_get_drvdata(pdev);
device_remove_file(mydev->dev, &dev_attr_reset);
return 0;
}
关键点说明
- 权限控制：
- 文件权限为
S_IWUSR | S_IWGRP，表示仅允许写入。 - 用户空间写入需权限（如
root或组权限）。
- 文件权限为
- store 函数：
- 参数
buf包含用户写入的数据。 - 使用
kstrtoul等函数解析输入，避免缓冲区溢出。 - 返回写入字节数（
count）或错误码（如-EINVAL）。
- 参数
- 错误处理：
- 验证输入合法性，防止无效数据导致内核崩溃。
- 使用
dev_err输出错误日志，便于调试。
- sysfs 文件操作：
device_create_file创建属性文件。device_remove_file在驱动卸载时清理。
用户空间操作
# 写入数据（触发复位）
echo 1 > /sys/devices/platform/my_device/reset
# 读取会失败（只写属性）
cat /sys/devices/platform/my_device/reset
# 输出：cat: reset: Permission denied
对比其他属性宏
| 宏 | 读写权限 | show 函数 | store 函数 | 典型用途 |
|---|---|---|---|---|
DEVICE_ATTR_RO | 只读（S_IRUGO） | 必须 | NULL | 状态查询 |
DEVICE_ATTR_WO | 只写（S_IWUSR） | NULL | 必须 | 控制命令 |
DEVICE_ATTR_RW | 读写（`S_IRUGO | S_IWUSR`） | 必须 | 必须 |
注意事项
- 安全性：确保
store函数对输入进行严格验证，避免内核崩溃或安全漏洞。 - 原子性：复杂操作应使用锁机制（如
mutex）保证原子性。 - 兼容性：内核版本 >= 2.6.18 支持此宏，新版本推荐使用
device_property_write等接口。
通过 DEVICE_ATTR_WO，驱动可以安全地暴露控制接口给用户空间，实现硬件的灵活配置。
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