Linux驱动开发实战之PCIE驱动（一）

以下是针对Linux下PCI设备驱动开发的详细步骤指南及示例代码，得当刚入门的小白渐渐学习和实践：

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一、开发情况准备

• 安装开发工具
  1. sudo apt install build-essential linux-headers-$(uname -r)

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• 创建项目目录
  1. mkdir pci_driver && cd pci_driver

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二、编写最简单的PCI驱动框架

1. 创建驱动源码文件 my_pci_driver.c

1. #include <linux/module.h>
2. #include <linux/pci.h>
4. /* 定义驱动支持的PCI设备ID列表 */
5. static const struct pci_device_id my_pci_ids[] = {
6.     { PCI_DEVICE(0x1234, 0x5678) }, // 替换为你的设备厂商ID和设备ID
7.     { 0, }  // 结束标记
8. };
9. MODULE_DEVICE_TABLE(pci, my_pci_ids);
11. /* PCI设备探测函数（当系统发现匹配设备时调用） */
12. static int my_pci_probe(struct pci_dev *pdev, const struct pci_device_id *id)
13. {
14.     printk(KERN_INFO "My PCI Driver: Device detected!\n");
15.     return 0; // 返回0表示成功
16. }
18. /* PCI设备移除函数（驱动卸载或设备拔出时调用） */
19. static void my_pci_remove(struct pci_dev *pdev)
20. {
21.     printk(KERN_INFO "My PCI Driver: Device removed.\n");
22. }
24. /* 定义PCI驱动结构体 */
25. static struct pci_driver my_pci_driver = {
26.     .name     = "my_pci_driver",   // 驱动名称
27.     .id_table = my_pci_ids,        // 支持的设备ID表
28.     .probe    = my_pci_probe,      // 探测函数
29.     .remove   = my_pci_remove,     // 移除函数
30. };
32. /* 模块加载函数 */
33. static int __init my_pci_init(void)
34. {
35.     return pci_register_driver(&my_pci_driver);
36. }
38. /* 模块卸载函数 */
39. static void __exit my_pci_exit(void)
40. {
41.     pci_unregister_driver(&my_pci_driver);
42. }
44. module_init(my_pci_init);
45. module_exit(my_pci_exit);
47. MODULE_LICENSE("GPL");
48. MODULE_AUTHOR("Your Name");
49. MODULE_DESCRIPTION("Simple PCI Driver Example");

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2. 创建Makefile

1. obj-m += my_pci_driver.o
3. all:
4.     make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) modules
6. clean:
7.     make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) clean

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三、获取设备厂商ID与设备ID

• 查找PCI设备信息
  
  1. lspci -nn  # 显示所有PCI设备，例如：
  2.             # 01:00.0 Ethernet controller [0200]: Intel Corporation Device [8086:1533]

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  • 8086是厂商ID（Vendor ID）
    
  • 1533是设备ID（Device ID）
    
  
  
• 修改代码中的PCI_DEVICE宏
  
  1. { PCI_DEVICE(0x8086, 0x1533) }, // 替换为你的设备ID

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四、编译与加载驱动

• 编译驱动
  
  1. make  # 生成my_pci_driver.ko文件

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• 加载驱动
  
  1. sudo insmod my_pci_driver.ko

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• 查看日记
  
  1. dmesg | tail  # 应显示"Device detected!"

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• 卸载驱动
  
  1. sudo rmmod my_pci_driver
  2. dmesg | tail  # 显示"Device removed."

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五、进阶功能实现

1. 启用PCI设备与映射内存

1. static int my_pci_probe(struct pci_dev *pdev, const struct pci_device_id *id)
2. {
3.     int ret;
4.     void __iomem *regs;
6.     // 启用PCI设备
7.     ret = pci_enable_device(pdev);
8.     if (ret) {
9.         printk(KERN_ERR "Failed to enable PCI device\n");
10.         return ret;
11.     }
13.     // 请求内存区域（假设使用BAR0）
14.     ret = pci_request_regions(pdev, "my_pci_driver");
15.     if (ret) {
16.         printk(KERN_ERR "Failed to request regions\n");
17.         goto err_disable;
18.     }
20.     // 映射BAR0到内核虚拟地址
21.     regs = pci_ioremap_bar(pdev, 0);
22.     if (!regs) {
23.         printk(KERN_ERR "Failed to map BAR0\n");
24.         ret = -ENOMEM;
25.         goto err_release;
26.     }
28.     // 示例：读取第一个寄存器（假设32位）
29.     u32 value = ioread32(regs);
30.     printk(KERN_INFO "Register value: 0x%x\n", value);
32.     // 保存映射地址到设备私有数据
33.     pci_set_drvdata(pdev, regs);
34.     return 0;
36. err_release:
37.     pci_release_regions(pdev);
38. err_disable:
39.     pci_disable_device(pdev);
40.     return ret;
41. }
43. static void my_pci_remove(struct pci_dev *pdev)
44. {
45.     void __iomem *regs = pci_get_drvdata(pdev);
47.     iounmap(regs);
48.     pci_release_regions(pdev);
49.     pci_disable_device(pdev);
50. }

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2. 处理停止

1. #include <linux/interrupt.h>
3. static irqreturn_t my_pci_interrupt(int irq, void *dev_id)
4. {
5.     struct pci_dev *pdev = dev_id;
6.     void __iomem *regs = pci_get_drvdata(pdev);
8.     // 读取中断状态寄存器
9.     u32 status = ioread32(regs + 0x10);
11.     if (status & 0x1) {
12.         printk(KERN_INFO "Interrupt occurred!\n");
13.         // 清除中断标志
14.         iowrite32(status & 0x1, regs + 0x10);
15.         return IRQ_HANDLED;
16.     }
17.     return IRQ_NONE;
18. }
20. // 在probe函数中添加：
21. ret = pci_alloc_irq_vectors(pdev, 1, 1, PCI_IRQ_LEGACY);
22. if (ret < 0) {
23.     printk(KERN_ERR "Failed to allocate IRQ\n");
24.     goto err_unmap;
25. }
27. ret = request_irq(pci_irq_vector(pdev, 0), my_pci_interrupt,
28.                   IRQF_SHARED, "my_pci_irq", pdev);
29. if (ret) {
30.     printk(KERN_ERR "Failed to request IRQ\n");
31.     goto err_irq;
32. }
34. // 在remove函数中添加：
35. free_irq(pci_irq_vector(pdev, 0), pdev);
36. pci_free_irq_vectors(pdev);

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六、调试技巧

• 查看驱动日记
  
  1. dmesg -w  # 实时监控内核日志

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• 检查设备是否被识别
  
  1. lspci -v -s 01:00.0  # 替换为你的设备地址

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• 查看驱动加载状态
  
  1. lsmod | grep my_pci_driver

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七、注意事项

• 内核版本兼容性：确保头文件路径正确（/lib/modules/$(uname -r)/build）。
  
• 内存安全：使用ioread32/iowrite32访问寄存器，制止直接指针操作。
  
• 错误处理：所有内核函数调用必须检查返回值！
  
• 测试情况：建议在虚拟机或专用开发板测试，制止主机崩溃。
  

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通过以上步骤，可以渐渐构建一个完整的PCI设备驱动。实际开发中需根据具体硬件手册调整寄存器操作和停止处理逻辑。

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