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，适合刚入门的小白逐步学习和实践：

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一、开发环境准备

1. 安装开发工具

   sudo apt install build-essential linux-headers-$(uname -r)
   

2. 创建项目目录

   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

#include <linux/module.h>
#include <linux/pci.h>

/* 定义驱动支持的PCI设备ID列表 */
static const struct pci_device_id my_pci_ids[] = {
    { PCI_DEVICE(0x1234, 0x5678) }, // 替换为你的设备厂商ID和设备ID
    { 0, }  // 结束标记
};
MODULE_DEVICE_TABLE(pci, my_pci_ids);

/* PCI设备探测函数（当系统发现匹配设备时调用） */
static int my_pci_probe(struct pci_dev *pdev, const struct pci_device_id *id)
{
    printk(KERN_INFO "My PCI Driver: Device detected!\n");
    return 0; // 返回0表示成功
}

/* PCI设备移除函数（驱动卸载或设备拔出时调用） */
static void my_pci_remove(struct pci_dev *pdev)
{
    printk(KERN_INFO "My PCI Driver: Device removed.\n");
}

/* 定义PCI驱动结构体 */
static struct pci_driver my_pci_driver = {
    .name     = "my_pci_driver",   // 驱动名称
    .id_table = my_pci_ids,        // 支持的设备ID表
    .probe    = my_pci_probe,      // 探测函数
    .remove   = my_pci_remove,     // 移除函数
};

/* 模块加载函数 */
static int __init my_pci_init(void)
{
    return pci_register_driver(&my_pci_driver);
}

/* 模块卸载函数 */
static void __exit my_pci_exit(void)
{
    pci_unregister_driver(&my_pci_driver);
}

module_init(my_pci_init);
module_exit(my_pci_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Your Name");
MODULE_DESCRIPTION("Simple PCI Driver Example");

2. 创建Makefile

obj-m += my_pci_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

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三、获取设备厂商ID与设备ID

1. 查找PCI设备信息

   lspci -nn  # 显示所有PCI设备，例如：
               # 01:00.0 Ethernet controller [0200]: Intel Corporation Device [8086:1533]
   

   • 8086是厂商ID（Vendor ID）
   • 1533是设备ID（Device ID）

2. 修改代码中的PCI_DEVICE宏

   { PCI_DEVICE(0x8086, 0x1533) }, // 替换为你的设备ID
   

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四、编译与加载驱动

1. 编译驱动

   make  # 生成my_pci_driver.ko文件
   

2. 加载驱动

   sudo insmod my_pci_driver.ko
   

3. 查看日志

   dmesg | tail  # 应显示"Device detected!"
   

4. 卸载驱动

   sudo rmmod my_pci_driver
   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

static int my_pci_probe(struct pci_dev *pdev, const struct pci_device_id *id)
{
    int ret;
    void __iomem *regs;

    // 启用PCI设备
    ret = pci_enable_device(pdev);
    if (ret) {
        printk(KERN_ERR "Failed to enable PCI device\n");
        return ret;
    }

    // 请求内存区域（假设使用BAR0）
    ret = pci_request_regions(pdev, "my_pci_driver");
    if (ret) {
        printk(KERN_ERR "Failed to request regions\n");
        goto err_disable;
    }

    // 映射BAR0到内核虚拟地址
    regs = pci_ioremap_bar(pdev, 0);
    if (!regs) {
        printk(KERN_ERR "Failed to map BAR0\n");
        ret = -ENOMEM;
        goto err_release;
    }

    // 示例：读取第一个寄存器（假设32位）
    u32 value = ioread32(regs);
    printk(KERN_INFO "Register value: 0x%x\n", value);

    // 保存映射地址到设备私有数据
    pci_set_drvdata(pdev, regs);
    return 0;

err_release:
    pci_release_regions(pdev);
err_disable:
    pci_disable_device(pdev);
    return ret;
}

static void my_pci_remove(struct pci_dev *pdev)
{
    void __iomem *regs = pci_get_drvdata(pdev);

    iounmap(regs);
    pci_release_regions(pdev);
    pci_disable_device(pdev);
}

2. 处理中断

#include <linux/interrupt.h>

static irqreturn_t my_pci_interrupt(int irq, void *dev_id)
{
    struct pci_dev *pdev = dev_id;
    void __iomem *regs = pci_get_drvdata(pdev);

    // 读取中断状态寄存器
    u32 status = ioread32(regs + 0x10);

    if (status & 0x1) {
        printk(KERN_INFO "Interrupt occurred!\n");
        // 清除中断标志
        iowrite32(status & 0x1, regs + 0x10);
        return IRQ_HANDLED;
    }
    return IRQ_NONE;
}

// 在probe函数中添加：
ret = pci_alloc_irq_vectors(pdev, 1, 1, PCI_IRQ_LEGACY);
if (ret < 0) {
    printk(KERN_ERR "Failed to allocate IRQ\n");
    goto err_unmap;
}

ret = request_irq(pci_irq_vector(pdev, 0), my_pci_interrupt,
                  IRQF_SHARED, "my_pci_irq", pdev);
if (ret) {
    printk(KERN_ERR "Failed to request IRQ\n");
    goto err_irq;
}

// 在remove函数中添加：
free_irq(pci_irq_vector(pdev, 0), pdev);
pci_free_irq_vectors(pdev);

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六、调试技巧

1. 查看驱动日志

   dmesg -w  # 实时监控内核日志
   

2. 检查设备是否被识别

   lspci -v -s 01:00.0  # 替换为你的设备地址
   

3. 查看驱动加载状态

   lsmod | grep my_pci_driver
   

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七、注意事项

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

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通过以上步骤，可以逐步构建一个完整的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中断处理逻辑。