瑞芯微RK3568嵌入式Linux驱动开发：从入门到进阶的系统学习路线

一、驱动内容系统学习

1.1、基础核心模块

这部分是驱动开发的基石，必须全部掌握。

1.1.1、瑞芯微开发环境搭建

• 必要性：学习与实践的第一步，稳定的代码环境是基础。
• 原因：没有环境，则无法进行后续的编译、烧录与调试。
• 学习方法：
  1. 参照原厂手册，完成系统SDK的获取与编译（通常执行 ./build.sh 即可）。
  2. 将编译好的镜像烧录至开发板。
  3. 通过串口调试工具连接开发板，查看启动日志，验证系统运行是否正常。

1.1.2、Linux模块化编程

• 必要性：掌握内核模块的编写（module_init/exit）、编写驱动Makefile、理解符号导出机制。
• 原因：这是所有Linux驱动的标准编写形式，是驱动开发的第一个程序。
• 学习方法：
  1. 最小化案例：编写一个仅打印 “Hello Module” 的内核模块，掌握 module_init/exit 和 Makefile 的基础语法（如 obj-m）。
  2. 符号导出实验：创建两个模块，通过 EXPORT_SYMBOL 共享函数，深入理解模块间的通信机制。

1.1.3、中断及异常处理

• 必要性：学习中断注册（request_irq）、理解顶半部与底半部机制（如tasklet、工作队列）。
• 原因：这是处理硬件实时事件（如按键中断、传感器数据到达）的核心机制。
• 学习方法：
  1. 编写基于tasklet的底半部处理实验。
  2. 尝试中断线程化，观察其与普通中断的差异。

1.1.4、内核互斥与同步技术

• 必要性：掌握自旋锁、信号量、互斥体、RCU等同步机制。
• 原因：保障多核或多线程环境下驱动数据访问的安全，是面试和工作中的高频考点。
• 学习方法：
  1. 分别使用自旋锁（spin_lock）和互斥体（mutex）保护共享资源，编写实验代码对比其适用场景。

1.1.5、字符设备驱动模型

• 必要性：理解 file_operations 结构体、掌握设备号分配与注册（register_chrdev）。
• 原因：约90%的简单外设（如LED、按键、各类传感器）驱动都基于此模型构建。
• 学习方法：
  1. 简化框架实践：实现一个虚拟字符设备，仅支持 read/write 操作（例如实现一个“回声驱动”：写入什么，读出什么）。
  2. 自动创建设备节点：结合udev规则，使得驱动加载时能在 /dev 目录下自动生成对应的设备文件。

1.1.6、Linux设备模型

• 必要性：理解 sysfs、kobject、kset 以及 udev 规则。
• 原因：这是理解Linux内核如何统一、动态管理设备的基础，是学习后续各类设备子系统的前提。
• 学习方法：
  1. 手动创建 kobject：在 /sys 文件系统下创建一个自定义目录，并通过 kobj_attribute 添加可读写的属性文件。
  2. 观察分析：深入研究 /sys/bus、/sys/class 下已有设备（如 input 子系统）的层次结构，加深理解。

1.2、进阶核心技能

这部分构建了驱动开发的完整能力框架，建议全部掌握。

1.2.1、设备树（Device Tree）

• 必要性：掌握 .dts 语法、设备树编译流程、以及内核解析设备树的机制。
• 原因：在现代嵌入式开发中，设备树已全面替代硬编码的板级信息，是必须掌握的技能。
• 学习方法：
  1. 反编译对比：修改 .dts 源文件并编译为 .dtb，再用 fdtdump 工具反编译，观察语法与二进制数据的对应关系。
  2. 动态查看：通过 /proc/device-tree 目录实时查看内核解析后的设备树节点信息，这是深入理解Linux系统与网络原理的重要实践。

1.2.2、Platform虚拟总线驱动

• 必要性：理解 platform_driver 与 platform_device 的分离设计思想。
• 原因：体现了Linux驱动框架“驱动与设备分离”的核心设计模式，是高频面试题。
• 学习方法：
  1. 改造实践：将一个简单的字符设备驱动，改造为 platform_driver 和 platform_device 分离的结构（使用设备树描述硬件资源）。
  2. 匹配机制实验：故意修改 of_match_table 中的兼容性字符串，观察驱动因匹配失败而无法加载的现象。

1.2.3、GPIO子系统

• 必要性：学习 gpiod_get、GPIO方向设置、中断绑定等API。
• 原因：这是控制所有芯片引脚的基础，用于驱动LED、按键、继电器等简单外设。
• 学习方法：
  1. LED闪烁实战：通过 gpiod_direction_output() 控制LED引脚电平，结合内核定时器实现呼吸灯效果。
  2. 中断按键：使用 gpiod_to_irq() 将按键对应的GPIO映射为中断号，编写驱动并测试按键防抖处理。

1.2.4、Pinctrl子系统

• 必要性：掌握引脚复用配置，解决功能冲突（如某个引脚既想用作UART又想用作GPIO）。
• 原因：对于引脚资源复杂的SoC，必须通过Pinctrl子系统来正确配置引脚功能。
• 学习方法：
  1. 冲突实验：在设备树中尝试将同一引脚同时配置为UART TX和GPIO输出，观察内核启动时的报错信息。
  2. 硬件验证：修改 pinctrl 配置后，使用示波器测量引脚的实际电平变化，进行交叉验证。

1.2.5、LED子系统

• 必要性：学习 led_classdev 结构体、以及内置的触发器（trigger）机制。
• 原因：内核提供了标准化的LED控制框架，使用它能够快速开发，无需重复造轮子。
• 学习方法：
  1. 触发器应用：利用内核内置的 heartbeat 触发器，轻松实现LED跟随系统心跳闪烁，无需编写额外的驱动逻辑。

1.2.6、Input子系统

• 必要性：掌握输入事件的上报函数 input_event()。
• 原因：这是为按键、触摸屏、鼠标等输入设备编写驱动的标准化框架。
• 学习方法：
  1. 虚拟输入设备：创建一个虚拟按键驱动，通过 input_event() 函数上报按键按下/松开事件。
  2. 解析真实数据：使用 evtest 工具读取 /dev/input/eventX 中的原始输入事件数据，分析其结构。

1.2.7、I2C总线驱动

• 必要性：I2C总线用于连接各类低速外设，如传感器、EEPROM存储器、触摸屏控制器等。
• 学习方法：
  1. 用户态先行：先用 i2c-tools（如 i2cset、i2cget）在用户态手动操作I2C传感器，理解通信过程，再对比内核驱动的实现。
  2. 协议分析：使用逻辑分析仪抓取I2C通信的实际波形，对照协议时序图分析 START、STOP、ACK 等信号。

1.2.8、SPI总线驱动

• 学习方法：
  1. 全双工环回测试：将SPI的MOSI与MISO短接，实现环回测试，编写驱动验证数据收发的正确性。
  2. 性能对比：分别使用 spi_sync()（同步）和 spi_async()（异步）API传输大量数据（如1MB），对比两者的吞吐量耗时差异。

1.2.9、UART串口驱动

• 学习方法：
  1. 硬件回环测试：短接开发板的TX和RX引脚，通过 echo 命令发送数据并验证是否能自己接收回来。
  2. 自定义协议实现：基于 tty_struct，在驱动层实现一个简单的串口通信协议（例如：帧头+数据长度+数据内容+CRC校验）。

1.3、高阶专题选学

这部分可根据个人职业发展方向或项目需求进行选择性学习。

1.3.1、SDIO

• 必要性：SD卡、Wi-Fi模块（如RTL8723DS）的通信接口。
• 原因：嵌入式设备常用SDIO接口连接高速外设，需掌握SDIO协议、块设备读写及电源管理。

1.3.2、以太网

• 必要性：有线网络通信，涉及TCP/IP协议栈、MAC与PHY芯片驱动。
• 原因：工业设备（如PLC）、网络网关开发必备，需熟悉PHY驱动、net_device 结构体及DMA传输优化。

1.3.3、USB

• 必要性：支持主机（Host）和设备（Gadget）两种模式。
• 原因：用于扩展U盘、摄像头、4G模块等外设，需学习URB请求、描述符配置及OTG双角色切换，这部分知识也常见于云原生与基础设施领域的设备管理。

1.3.4、PCIe

• 必要性：用于高速数据传输，连接NVMe SSD、GPU加速卡等设备。
• 原因：适用于边缘计算、服务器等高性能场景（如AI推理），需掌握BAR空间映射、MSI中断及DMA引擎配置。