2. Linux内核与驱动基础

做驱动版本迁移，第一步不是改代码，而是把 Linux 驱动的“骨架”重新认清。内核模块机制决定代码如何进出内核，字符设备决定用户态如何访问设备，平台设备与设备树决定硬件信息如何被描述和匹配，驱动模型则把总线、设备、驱动三者组织成统一的关系网。理解这四层，迁移时才能判断哪些代码可以保留、哪些接口必须替换。

一、内核模块机制：驱动的装载单元

Linux 驱动绝大多数以模块形式存在，通过 insmod、modprobe 动态加载，通过 rmmod 卸载。模块入口和出口由固定宏声明，迁移时最常遇到的是入口返回值、许可证声明和模块参数接口的变化。

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

static int __init demo_init(void)
{
    pr_info("demo module init\n");
    return 0;
}

static void __exit demo_exit(void)
{
    pr_info("demo module exit\n");
}

module_init(demo_init);
module_exit(demo_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("driver-team");

模块与内核之间通过符号表交互，EXPORT_SYMBOL 导出的符号才能被其他模块引用。迁移到新内核时，若依赖的内部符号被移除或改名，模块会直接加载失败，典型日志是 Unknown symbol 或 disagrees about version of symbol。因此迁移前应先确认依赖符号在新内核中的可见性。

二、字符设备：用户态访问的入口

字符设备以字节流方式访问，核心是设备号（主设备号 + 次设备号）与 file_operations 回调集合。用户态通过 open/read/write/ioctl 进入内核，最终落到驱动实现的对应函数。迁移中常见变化包括 register_chrdev 被 alloc_chrdev_region + cdev_add 取代，以及 copy_to_user/copy_from_user 的检查方式调整。

static int demo_open(struct inode *inode, struct file *filp) { return 0; }
static ssize_t demo_read(struct file *filp, char __user *buf,
                         size_t len, loff_t *off) { return 0; }

static const struct file_operations demo_fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .open  = demo_open,
    .read  = demo_read,
};

dev_t dev;
alloc_chrdev_region(&dev, 0, 1, "demo");
cdev_init(&demo_cdev, &demo_fops);
cdev_add(&demo_cdev, dev, 1);

设备节点通常由 udev 根据 sysfs 信息自动创建，迁移后若 /dev 下节点缺失，应检查 class_create/device_create 是否成功，而不是手工 mknod 掩盖问题。

三、平台设备、设备树与驱动模型

平台设备（platform device）用于描述那些不挂在可枚举总线上的片上外设。传统写法在板级文件中静态注册 platform_device，现代内核则改由设备树（Device Tree）描述硬件资源，驱动通过 of_match_table 与设备树节点匹配。匹配成功后，probe 被调用，驱动从设备树读取寄存器基址、中断号、时钟、GPIO 等参数。

static const struct of_device_id demo_of_match[] = {
    { .compatible = "vendor,demo-uart" },
    { }
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, demo_of_match);

static struct platform_driver demo_driver = {
    .probe  = demo_probe,
    .remove = demo_remove,
    .driver = {
        .name           = "demo-uart",
        .of_match_table = demo_of_match,
    },
};
module_platform_driver(demo_driver);

设备树节点中的 compatible 是匹配的关键，reg、interrupts、clocks、pinctrl 等属性决定驱动能否正确拿到资源。迁移时若硬件描述从板级文件改为设备树，驱动必须同步改为 of_* 接口读取，否则会出现“驱动加载了但 probe 不执行”的现象。

四、迁移中的典型误区与复盘