ADC驱动开发：多通道采集与DMA传输配置实践 - 第4节

4.1 交叉编译工具链配置

嵌入式Linux驱动开发与桌面开发最大的区别在于交叉编译。目标板（ARM、RISC-V等架构）资源有限，无法运行完整的编译工具链，因此需要在性能强大的宿主机（x86_64）上编译出目标板可执行的二进制文件。

4.1.1 工具链选择与安装

根据目标处理器架构选择对应的交叉编译工具链。常见选择如下：

目标架构	工具链前缀	典型包名
ARM Cortex-A7/A9	arm-linux-gnueabihf-	gcc-arm-linux-gnueabihf
ARM Cortex-A53/A72 (64位)	aarch64-linux-gnu-	gcc-aarch64-linux-gnu
RISC-V 64位	riscv64-linux-gnu-	gcc-riscv64-linux-gnu

以ARM 32位目标板为例，在Ubuntu宿主机上安装：

sudo apt-get update
sudo apt-get install gcc-arm-linux-gnueabihf
sudo apt-get install libc6-dev-armhf-cross

4.1.2 验证工具链

安装完成后，验证工具链是否可用：

arm-linux-gnueabihf-gcc --version
arm-linux-gnueabihf-objdump --version

输出应显示版本信息，无“command not found”错误。

4.1.3 交叉编译测试

编写一个简单的C程序测试交叉编译环境：

// test_adc.c
#include <stdio.h>

int main(void) {
    printf("ADC Driver Development - Cross Compile OK\n");
    return 0;
}

编译并检查文件类型：

arm-linux-gnueabihf-gcc -o test_adc test_adc.c
file test_adc
# 输出应包含 "ELF 32-bit LSB executable, ARM"

4.2 内核源码树准备

ADC驱动以内核模块形式存在，编译时需要依赖完整的内核源码树（Kernel Source Tree）。源码树提供了头文件、Kconfig/Makefile体系以及编译规则。

4.2.1 获取内核源码

从官方仓库或板卡厂商获取内核源码：

# 从kernel.org获取主线内核
wget https://cdn.kernel.org/pub/linux/kernel/v6.x/linux-6.1.tar.xz
tar -xf linux-6.1.tar.xz

# 或从板卡厂商Git仓库克隆
git clone -b vendor-branch https://github.com/vendor/linux.git

4.2.2 配置内核

进入内核源码目录，使用目标板的默认配置：

cd linux-6.1
# 使用板卡厂商提供的defconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- vendor_defconfig

# 或使用menuconfig手动配置
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig

确保以下ADC相关选项被启用：

• CONFIG_IIO — IIO子系统支持
• CONFIG_IIO_BUFFER — IIO缓冲区支持
• CONFIG_IIO_DMA_BUFFER — IIO DMA缓冲区支持
• CONFIG_ADC_xxx — 具体ADC驱动（如CONFIG_ADC_STM32）

4.2.3 编译内核与模块

# 编译内核镜像
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- -j4 zImage

# 编译设备树
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- dtbs

# 编译内核模块
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- modules

4.3 设备树基础

设备树（Device Tree）是描述硬件资源的结构化数据，Linux内核在启动时解析设备树来发现和初始化外设。ADC驱动依赖设备树来获取寄存器地址、中断号、时钟、DMA通道等参数。

4.3.1 设备树文件结构

文件类型	扩展名	说明
设备树源文件	.dts	可读的文本格式，描述硬件
设备树包含文件	.dtsi	公共硬件描述，被.dts引用
设备树二进制	.dtb	编译后的二进制，内核加载
设备树覆盖	.dtbo	运行时叠加的硬件描述

4.3.2 ADC设备树节点示例

以下是一个典型的ADC设备树节点，包含多通道和DMA配置：

adc1: adc@40012000 {
    compatible = "st,stm32-adc";
    reg = <0x40012000 0x400>;
    interrupts = <18 0>;
    clocks = <&rcc ADC1>;
    clock-names = "adc";
    vref-supply = <&vref>;

    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <0>;

    /* 多通道配置 */
    channel@0 {
        reg = <0>;
        label = "AIN0";
    };
    channel@1 {
        reg = <1>;
        label = "AIN1";
    };
    channel@2 {
        reg = <2>;
        label = "AIN2";
    };

    /* DMA传输配置 */
    dmas = <&dma1 0 1 0x400 0x0>;
    dma-names = "rx";

    /* 连续转换模式 */
    st,adc-continuous-conv = <1>;
};

4.3.3 设备树编译

使用设备树编译器（dtc）将.dts编译为.dtb：

# 在内核源码树中编译
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- dtbs

# 或单独编译
dtc -I dts -O dtb -o myboard.dtb myboard.dts

# 反编译查看
dtc -I dtb -O dts -o myboard.dts myboard.dtb

4.3.4 设备树关键属性解析

属性	作用	ADC驱动使用场景
compatible	驱动匹配标识	驱动通过此字符串找到对应硬件
reg	寄存器地址范围	ioremap映射ADC控制寄存器
interrupts	中断号与触发类型	注册ADC转换完成中断
clocks	时钟源	使能ADC工作时钟
dmas	DMA控制器与通道	配置DMA传输ADC数据
vref-supply	参考电压 regulator	获取ADC参考电压值

4.4 环境验证清单

完成上述配置后，使用以下清单验证开发环境是否就绪：

1. 交叉工具链：执行 arm-linux-gnueabihf-gcc -v 无报错
2. 内核源码树：make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- kernelversion 输出版本号
3. 设备树编译：make ARCH=arm dtbs 生成对应.dtb文件
4. 模块编译：编写空模块Makefile，执行 make -C /path/to/kernel M=$(pwd) modules 成功生成.ko