linux总线 设备与驱动，linux spi驱动

大家好，今天来为大家分享linux总线 设备与驱动的一些知识点，和linux spi驱动的问题解析，大家要是都明白，那么可以忽略，如果不太清楚的话可以看看本篇文章，相信很大概率可以解决您的问题，接下来我们就一起来看看吧！

Linux系统中列出PCI设备和USB设备的命令详解

lspci

NAME

lspci-列出所有PCI设备 [[ ]]

总览 SYNOPSIS

lspci [ options ] [[ ]]

描述 DESCRIPTION

lspci是一个用来显示系统中所有PCI总线设备或连接到该总线上的所有设备的工具。

为了能使用这个命令所有功能，你需要有 linux 2.1.82或以上版本，支持/proc/bus/pci接口的内核。在旧版本内核中，PCI工具必须使用只有root才能执行的直接硬件访问，而且总是出现竞争状况以及其他问题。

如果你要报告 PCI设备驱动中，或者是 lspci自身的 bugs，请在报告中包含 lspci-vvx的输出。

[[ ]]

选项 OPTIONS

-v

使得 lspci以冗余模式显示所有设备的详细信息。

-vv

使得 lspci以过冗余模式显示更详细的信息(事实上是 PCI设备能给出的所有东西)。这些数据的确切意义没有在此手册页中解释，如果你想知道更多，请参照/usr/include/linux/pci.h或者 PCI规范。

-n

以数字形式显示 PCI生产厂商和设备号，而不是在 PCI ID数据库中查找它们。

-x

以十六进制显示 PCI配置空间(configuration space)的前64个字节映象(标准头部信息)。此参数对调试驱动和 lspci本身很有用。

-xxx

以十六进制显示所有 PCI配置空间的映象。此选项只有 root可用，并且很多 PCI设备在你试图读取配置空间的未定义部分时会崩溃(此操作可能不违反PCI标准，但是它至少非常愚蠢)。

-b

以总线为中心进行查看。显示所有 IRQ号和内存地址，就象 PCI总线上的卡看到的一样，而不是内核看到的内容。

-t

以树形方式显示包含所有总线、桥、设备和它们的连接的图表。

-s [[bus]:][slot][.[func]]

仅显示指定总线、插槽上的设备或设备上的功能块信息。设备地址的任何部分都可以忽略，或以*代替(意味着所有值)。所有数字都是十六进制。例如：0：指的是在0号总线上的所有设备；0指的是在任意总线上0号设备的所有功能块；0.3选择了所有总线上0号设备的第三个功能块；.4则是只列出每一设备上的第四个功能块。

-d [vendor]:[device]

只显示指定生产厂商和设备 ID的设备。这两个 ID都以十六进制表示，可以忽略或者以*代替(意味着所有值)。

-i file

使用 file作为 PCI ID数据库而不是使用默认的/usr/share/hwdata/pci.ids。

-p dir

使用 dir作为包含 PCI总线信息的目录而不是使用默认的目录/proc/bus/pci。

-m

以机器可读的方式转储 PCI设备数据(支持两种模式：普通和冗余)，便于脚本解析。

-M

使用总线映射模式，这种模式对总线进行全面地扫描以查明总线上的所有设备，包括配置错误的桥之后的设备。请注意，此操作只应在调试时使用，并可能造成系统崩溃(只在设备有错误的时候，但是不幸的是它们存在)，此命令只有 root可以使用。同时，在不直接接触硬件的 PCI访问模式中使用-M参数没有意义，因为显示的结果(排除 lspci中的 bug的影响)与普通的列表模式相同。

--version

显示 lspci的版本。这个选项应当单独使用。

[[ ]]

PCILIB选项 PCILIB OPTIONS

PCI工具使用 PCILIB(一种可移植的库，提供平台独立的函数来访问 PCI配置空间)来和PCI卡交互。下面的选项用来控制库参数，特别是所用访问模式的指定。默认情况下，PCILIB使用第一种可用的访问模式，不会显示任何调试信息。每一个开关选项都列出了一组它所支持的硬件/软件列表。

-P dir

使用 linux 2.1风格的配置，直接访问目录 dir而非/proc/bus/pci目录。(只能在 linux 2.1或以上版本中使用)

-H1

通过 Intel架构 1来实现直接硬件访问。(只能用于 i386及其兼容机)

-H2

通过Intel架构 2来实现直接硬件访问。警告：此模式只能寻址任何总线上的前16个设备，并且在很多情况下相当不可靠。(只能用于 i386及其兼容机)

-S

使用 PCI系统调用访问。(只能用于 Alpha和 Ultra-Sparc上的 Linux)

-F file

从所给的包含 lspci-x命令输出的文件中获取相关信息。这在分析用户提交的错误报告时很有用，因为你可以用任何方式来显示硬件配置信息而无需为了获取更多信息打扰用户。(可用于所有系统)

-G

增加库的调试等级。(可用于所有系统)

例：

a,列出所有PCI设备

代码如下:

[root@localhost zhangy]# lspci-tv#列出所有PCI设备

b,查看网卡型号

代码如下:

[root@localhost zhangy]# lspci|grep-i eth

05:00.0 Ethernet controller: Marvell Technology Group Ltd. 88E8039 PCI-E Fast Ethernet Controller(rev 14)

lsusb

lsusb作用：

列出所有usb设备

lsusb语法：

lsusb [参数]

lsusb参数：

-D设备路径不扫描/proc/bus/usb，而以指定的设备路径取代

-p内核路径使用其他USB设备在内核的路径，默认为/proc/bus/usb

-t将USB设备以树状架构输出

-v列出较详细的运行过程

-vv列出完整的运行过程

-V显示版本信息

例：

代码如下:

[root@localhost zhangy]# lsusb   #列出所有usb设备

linux设备驱动程序——bus

总线(bus)在Linux内核中扮演着统一管理所有设备的角色，它将硬件总线或虚拟总线抽象为一种设备模型，使得系统能够以统一的方式来识别和控制各种设备。Linux系统中，设备通常会被挂载在总线上，形成一种抽象的设备树结构，这种设计有助于简化设备管理和驱动程序的开发。

总线工作流程主要包含两部分：driver（驱动程序）和device（设备）。driver实现了与特定类型设备的驱动程序实现，而device则向系统注册所需资源。当添加新的driver到总线上时，系统会调用总线的match函数，尝试匹配对应的device（驱动程序）。如果匹配成功，将调用probe函数，实现设备初始化、配置以及生成用户空间的文件接口。

以AT24CXX（一种常用的存储设备）为例，对于同系列的设备（如AT24C01、AT24C02），它们的操作方式相似，但容量不同。因此，没有必要为每种型号分别编写驱动程序。通过编写一份兼容所有AT24CXX设备的驱动程序，并根据型号参数进行调整，可以实现对这些设备的统一管理，大大提高了复用性和内存空间的节省。

在Linux驱动管理模型中，设备被注册在总线上，用户需要使用特定型号的硬件时，只需构建与型号对应的device并注册到总线上。总线的match函数匹配上后，调用probe函数即可完成设备初始化和用户空间文件接口的注册。

Linux中的总线由struct bus_type结构体进行描述，包含了总线名称、设备名、设备结构、匹配回调函数、事件回调函数、初始化和卸载函数等。这一结构使得总线能够管理注册的设备和驱动程序，并通过match函数实现设备和驱动程序的自动匹配。

总线注册过程主要涉及物理总线（如SPI、I2C）和虚拟总线（如platform）的初始化。物理总线通过postcore_initcall()将init函数注册到系统中，而虚拟总线在系统初始化时直接调用init函数。物理总线和虚拟总线分别包含特定的struct bus_type描述结构体，实现各自的注册和初始化。

当新设备或驱动程序被注册到总线上时，bus_register()接口负责初始化相关资源。以I2C为例，通过i2c_new_device接口添加设备，并调用device_register和bus_add_device函数将设备添加到总线上。同时，I2C驱动程序的注册与匹配过程通过i2c_driver_register函数实现。

设备与驱动程序的匹配主要通过设备和驱动程序中的属性进行，如设备名称、ID表、设备树转换过程中的兼容性属性等。总线的match函数负责实现这一匹配过程，确保正确的设备和驱动程序能够自动关联。

Linux的总线机制为设备管理和驱动程序开发提供了强大的支持，简化了系统对多种硬件设备的管理。通过上述介绍，我们对Linux内核中的总线机制有了更深入的理解。

如何写linux pci设备驱动程序

Linux下PCI设备驱动开发

1.关键数据结构

PCI设备上有三种地址空间：PCI的I/O空间、PCI的存储空间和PCI的配置空间。CPU可以访问PCI设备上的所有地址空间，其中I/O空间和存储空间提供给设备驱动程序使用，而配置空间则由Linux内核中的PCI初始化代码使用。内核在启动时负责对所有PCI设备进行初始化，配置好所有的PCI设备，包括中断号以及I/O基址，并在文件/proc/pci中列出所有找到的PCI设备，以及这些设备的参数和属性。

Linux驱动程序通常使用结构（struct）来表示一种设备，而结构体中的变量则代表某一具体设备，该变量存放了与该设备相关的所有信息。好的驱动程序都应该能驱动多个同种设备，每个设备之间用次设备号进行区分，如果采用结构数据来代表所有能由该驱动程序驱动的设备，那么就可以简单地使用数组下标来表示次设备号。

在PCI驱动程序中，下面几个关键数据结构起着非常核心的作用：

pci_driver

这个数据结构在文件include/linux/pci.h里，这是Linux内核版本2.4之后为新型的PCI设备驱动程序所添加的，其中最主要的是用于识别设备的id_table结构，以及用于检测设备的函数probe()和卸载设备的函数remove()：

struct pci_driver{

struct list_head node;

char*name;

const struct pci_device_id*id_table;

int(*probe)(struct pci_dev*dev, const struct pci_device_id*id);

void(*remove)(struct pci_dev*dev);

int(*save_state)(struct pci_dev*dev, u32 state);

int(*suspend)(struct pci_dev*dev, u32 state);

int(*resume)(struct pci_dev*dev);

int(*enable_wake)(struct pci_dev*dev, u32 state, int enable);

};

pci_dev

这个数据结构也在文件include/linux/pci.h里，它详细描述了一个PCI设备几乎所有的

硬件信息，包括厂商ID、设备ID、各种资源等：

struct pci_dev{

struct list_head global_list;

struct list_head bus_list;

struct pci_bus*bus;

struct pci_bus*subordinate;

void*sysdata;

struct proc_dir_entry*procent;

unsigned int devfn;

unsigned short vendor;

unsigned short device;

unsigned short subsystem_vendor;

unsigned short subsystem_device;

unsigned int class;

u8 hdr_type;

u8 rom_base_reg;

struct pci_driver*driver;

void*driver_data;

u64 dma_mask;

u32 current_state;

unsigned short vendor_compatible[DEVICE_COUNT_COMPATIBLE];

unsigned short device_compatible[DEVICE_COUNT_COMPATIBLE];

unsigned int irq;

struct resource resource[DEVICE_COUNT_RESOURCE];

struct resource dma_resource[DEVICE_COUNT_DMA];

struct resource irq_resource[DEVICE_COUNT_IRQ];

char name[80];

char slot_name[8];

int active;

int ro;

unsigned short regs;

int(*prepare)(struct pci_dev*dev);

int(*activate)(struct pci_dev*dev);

int(*deactivate)(struct pci_dev*dev);

};

2.基本框架

在用模块方式实现PCI设备驱动程序时，通常至少要实现以下几个部分：初始化设备模块、设备打开模块、数据读写和控制模块、中断处理模块、设备释放模块、设备卸载模块。下面给出一个典型的PCI设备驱动程序的基本框架，从中不难体会到这几个关键模块是如何组织起来的。

/*指明该驱动程序适用于哪一些PCI设备*/

static struct pci_device_id demo_pci_tbl [] __initdata={

{PCI_VENDOR_ID_DEMO, PCI_DEVICE_ID_DEMO,

PCI_ANY_ID, PCI_ANY_ID, 0, 0, DEMO},

{0,}

};

/*对特定PCI设备进行描述的数据结构*/

struct demo_card{

unsigned int magic;

/*使用链表保存所有同类的PCI设备*/

struct demo_card*next;

/*...*/

}

/*中断处理模块*/

static void demo_interrupt(int irq, void*dev_id, struct pt_regs*regs)

{

/*...*/

}

/*设备文件操作接口*/

static struct file_operations demo_fops={

owner: THIS_MODULE,/* demo_fops所属的设备模块*/

read: demo_read,/*读设备操作*/

write: demo_write,/*写设备操作*/

ioctl: demo_ioctl,/*控制设备操作*/

mmap: demo_mmap,/*内存重映射操作*/

open: demo_open,/*打开设备操作*/

release: demo_release/*释放设备操作*/

/*...*/

};

/*设备模块信息*/

static struct pci_driver demo_pci_driver={

name: demo_MODULE_NAME,/*设备模块名称*/

id_table: demo_pci_tbl,/*能够驱动的设备列表*/

probe: demo_probe,/*查找并初始化设备*/

remove: demo_remove/*卸载设备模块*/

/*...*/

};

static int __init demo_init_module(void)

{

/*...*/

}

static void __exit demo_cleanup_module(void)

{

pci_unregister_driver(&demo_pci_driver);

}

/*加载驱动程序模块入口*/

module_init(demo_init_module);

/*卸载驱动程序模块入口*/

module_exit(demo_cleanup_module);

上面这段代码给出了一个典型的PCI设备驱动程序的框架，是一种相对固定的模式。需要注意的是，同加载和卸载模块相关的函数或数据结构都要在前面加上__init、__exit等标志符，以使同普通函数区分开来。构造出这样一个框架之后，接下去的工作就是如何完成框架内的各个功能模块了。

3.初始化设备模块

在Linux系统下，想要完成对一个PCI设备的初始化，需要完成以下工作：

检查PCI总线是否被Linux内核支持；

检查设备是否插在总线插槽上，如果在的话则保存它所占用的插槽的位置等信息。

读出配置头中的信息提供给驱动程序使用。

当Linux内核启动并完成对所有PCI设备进行扫描、登录和分配资源等初始化操作的同时，会建立起系统中所有PCI设备的拓扑结构，此后当PCI驱动程序需要对设备进行初始化时，一般都会调用如下的代码：

static int __init demo_init_module(void)

{

/*检查系统是否支持PCI总线*/

if(!pci_present())

return-ENODEV;

/*注册硬件驱动程序*/

if(!pci_register_driver(&demo_pci_driver)){

pci_unregister_driver(&demo_pci_driver);

return-ENODEV;

}

/*...*/

return 0;

}

驱动程序首先调用函数pci_present()检查PCI总线是否已经被Linux内核支持，如果系统支持PCI总线结构，这个函数的返回值为0，如果驱动程序在调用这个函数时得到了一个非0的返回值，那么驱动程序就必须得中止自己的任务了。在2.4以前的内核中，需要手工调用pci_find_device()函数来查找PCI设备，但在2.4以后更好的办法是调用pci_register_driver()函数来注册PCI设备的驱动程序，此时需要提供一个pci_driver结构，在该结构中给出的probe探测例程将负责完成对硬件的检测工作。

static int __init demo_probe(struct pci_dev*pci_dev, const struct

pci_device_id*pci_id)

{

struct demo_card*card;

/*启动PCI设备*/

if(pci_enable_device(pci_dev))

return-EIO;

/*设备DMA标识*/

if(pci_set_dma_mask(pci_dev, DEMO_DMA_MASK)){

return-ENODEV;

}

/*在内核空间中动态申请内存*/

if((card= kmalloc(sizeof(struct demo_card), GFP_KERNEL))== NULL){

printk(KERN_ERR"pci_demo: out of memory\n");

return-ENOMEM;

}

memset(card, 0, sizeof(*card));

/*读取PCI配置信息*/

card->iobase= pci_resource_start(pci_dev, 1);

card->pci_dev= pci_dev;

card->pci_id= pci_id->device;

card->irq= pci_dev->irq;

card->next= devs;

card->magic= DEMO_CARD_MAGIC;

/*设置成总线主DMA模式*/

pci_set_master(pci_dev);

/*申请I/O资源*/

request_region(card->iobase, 64, card_names[pci_id->driver_data]);

return 0;

}

4.打开设备模块

在这个模块里主要实现申请中断、检查读写模式以及申请对设备的控制权等。在申请控制权的时候，非阻塞方式遇忙返回，否则进程主动接受调度，进入睡眠状态，等待其它进程释放对设备的控制权。

static int demo_open(struct inode*inode, struct file*file)

{

/*申请中断，注册中断处理程序*/

request_irq(card->irq,&demo_interrupt, SA_SHIRQ,

card_names[pci_id->driver_data], card)){

/*检查读写模式*/

if(file->f_mode& FMODE_READ){

/*...*/

}

if(file->f_mode& FMODE_WRITE){

/*...*/

}

/*申请对设备的控制权*/

down(&card->open_sem);

while(card->open_mode& file->f_mode){

if(file->f_flags& O_NONBLOCK){

/* NONBLOCK模式，返回-EBUSY*/

up(&card->open_sem);

return-EBUSY;

} else{

/*等待调度，获得控制权*/

card->open_mode|= f_mode&(FMODE_READ| FMODE_WRITE);

up(&card->open_sem);

/*设备打开计数增1*/

MOD_INC_USE_COUNT;

/*...*/

}

}

}

5.数据读写和控制信息模块

PCI设备驱动程序可以通过demo_fops结构中的函数demo_ioctl()，向应用程序提供对硬件进行控制的接口。例如，通过它可以从I/O寄存器里读取一个数据，并传送到用户空间里：

static int demo_ioctl(struct inode*inode, struct file*file, unsigned int

cmd, unsigned long arg)

{

/*...*/

switch(cmd){

case DEMO_RDATA:

/*从I/O端口读取4字节的数据*/

val= inl(card->iobae+ 0x10);

/*将读取的数据传输到用户空间*/

return 0;

}

/*...*/

}

事实上，在demo_fops里还可以实现诸如demo_read()、demo_mmap()等操作，Linux内核源码中的driver目录里提供了许多设备驱动程序的源代码，找那里可以找到类似的例子。在对资源的访问方式上，除了有I/O指令以外，还有对外设I/O内存的访问。对这些内存的操作一方面可以通过把I/O内存重新映射后作为普通内存进行操作，另一方面也可以通过总线主DMA（Bus Master DMA）的方式让设备把数据通过DMA传送到系统内存中。

6.中断处理模块

PC的中断资源比较有限，只有0~15的中断号，因此大部分外部设备都是以共享的形式申请中断号的。当中断发生的时候，中断处理程序首先负责对中断进行识别，然后再做进一步的处理。

static void demo_interrupt(int irq, void*dev_id, struct pt_regs*regs)

{

struct demo_card*card=(struct demo_card*)dev_id;

u32 status;

spin_lock(&card->lock);

/*识别中断*/

status= inl(card->iobase+ GLOB_STA);

if(!(status& INT_MASK))

{

spin_unlock(&card->lock);

return;/* not for us*/

}

/*告诉设备已经收到中断*/

outl(status& INT_MASK, card->iobase+ GLOB_STA);

spin_unlock(&card->lock);

/*其它进一步的处理，如更新DMA缓冲区指针等*/

}

7.释放设备模块

释放设备模块主要负责释放对设备的控制权，释放占用的内存和中断等，所做的事情正好与打开设备模块相反：

static int demo_release(struct inode*inode, struct file*file)

{

/*...*/

/*释放对设备的控制权*/

card->open_mode&=(FMODE_READ| FMODE_WRITE);

/*唤醒其它等待获取控制权的进程*/

wake_up(&card->open_wait);

up(&card->open_sem);

/*释放中断*/

free_irq(card->irq, card);

/*设备打开计数增1*/

MOD_DEC_USE_COUNT;

/*...*/

}

8.卸载设备模块

卸载设备模块与初始化设备模块是相对应的，实现起来相对比较简单，主要是调用函数pci_unregister_driver()从Linux内核中注销设备驱动程序：

static void __exit demo_cleanup_module(void)

{

pci_unregister_driver(&demo_pci_driver);

}

小结

PCI总线不仅是目前应用广泛的计算机总线标准，而且是一种兼容性最强、功能最全的计算机总线。而Linux作为一种新的操作系统，其发展前景是无法估量的，同时也为PCI总线与各种新型设备互连成为可能。由于Linux源码开放，因此给连接到PCI总线上的任何设备编写驱动程序变得相对容易。本文介绍如何编译Linux下的PCI驱动程序，针对的内核版本是2.4。