IIO子系统

1. IIO 子系统的作用

IIO 填补了 Input 子系统（处理键盘、鼠标）和 HWMON 子系统（处理风扇、温度监控）之间的空白：

• 统一接口：通过 sysfs（简单读取）和 字符设备（连续大数据流读取）提供数据。
• 缓冲管理：支持硬件 FIFO 和内核软件 Buffer（触发式采集）。
• 触发机制：支持外部中断、定时器或软件指令触发转换。

2. 核心数据结构

2.1 struct iio_dev (设备心脏)

每一个 IIO 设备都必须分配并填充这个结构体。

struct iio_dev {
    int id;                         /* 设备 ID */
    struct device dev;              /* 继承的标准设备 */
    struct iio_buffer *buffer;      /* 缓冲区指针 */
    int modes;                      /* 支持的模式（直接模式、缓冲模式等） */
    int num_channels;               /* 通道数量 */
    struct iio_chan_spec const *channels; /* 通道定义数组 */
    const struct iio_info *info;    /* 读写操作函数表 */
    const char *name;               /* 设备名称，出现在 /sys/bus/iio/devices/iio:deviceX/name */
};

2.2 struct iio_chan_spec (通道描述)

定义 ADC 或传感器的一个通道（比如 ADC 的通道 0，或加速度计的 X 轴）。

struct iio_chan_spec {
    enum iio_chan_type type;        /* 通道类型：IIO_VOLTAGE, IIO_TEMP, IIO_ACCEL 等 */
    int channel;                    /* 通道索引号 */
    unsigned long address;          /* 通道对应的寄存器地址（私有使用） */
    int scan_index;                 /* 扫描顺序（用于缓冲采集） */
    struct {
        char sign;                  /* 's' 有符号, 'u' 无符号 */
        u8 realbits;                /* 有效位数（如 12位 ADC） */
        u8 storagebits;             /* 存储位数（通常为 16 或 32） */
    } scan_type;
    long info_mask_separate;        /* 独立属性掩码（如 RAW） */
    long info_mask_shared_by_type;  /* 同类共享属性（如 SCALE） */
};

2.3 struct iio_info (回调函数表)

这是驱动程序与内核核心层交互的桥梁。

struct iio_info {
    /* 核心函数：处理 sysfs 的读请求 */
    int (*read_raw)(struct iio_dev *indio_dev, struct iio_chan_spec const *chan,
                    int *val, int *val2, long mask);
    /* 处理 sysfs 的写请求（如修改采样率） */
    int (*write_raw)(struct iio_dev *indio_dev, struct iio_chan_spec const *chan,
                     int val, int val2, long mask);
    /* ... 还有读取事件、配置触发器等回调 ... */
};

3. 常用函数与宏 (API 手册)

3.1 设备生命周期

推荐使用 devm_ 版本，省去繁琐的注销逻辑。

3.1.1 struct iio_dev *devm_iio_device_alloc(struct device *dev, int sizeof_priv)

作用：为 struct iio_dev 分配内存，并可选地在同一个内存块中连续分配一块自定义私有数据区域。由于带 devm_，当驱动卸载时，这块内存会自动释放。
参数说明：

• dev：指向拥有该 IIO 设备的物理设备（通常是 pdev->dev）。
• sizeof_priv：你自定义的驱动私有结构体的大小（字节）。如果不需私有空间，填 0。

返回值：

• 成功：返回指向 iio_dev 结构体的指针。
• 失败：返回 NULL。

3.1.2 static inline void *iio_priv(const struct iio_dev *indio_dev)

作用：获取分配 iio_dev 时一同申请的私有数据区域的指针。
参数说明：indio_dev：指向已分配的 iio_dev 结构体的指针。
返回值：返回私有数据区域的起始地址指针。
核心逻辑：在内核实现中，私有数据紧跟在 iio_dev 结构体之后，该函数本质上是做一个地址偏移：return (void *)(indio_dev + 1);。

3.1.3 int devm_iio_device_register(struct device *dev, struct iio_dev *indio_dev)

作用：将初始化好的 IIO 设备注册到内核 IIO 核心层。注册成功后，用户态即可在 /sys/bus/iio/devices/ 下看到对应的设备节点。由于带 devm_，卸载驱动时无需手动调用 unregister。
参数说明：

• dev：物理设备指针。
• indio_dev：已经填充好（包括 name, info, channels 等成员）的 iio_dev 结构体指针。

返回值：

• 成功：返回 0。
• 失败：返回负数错误码（如 -ENOMEM 或其他注册错误）。

3.2 辅助宏

3.2.1 IIO_CHAN_SOFT_TIMESTAMP(index)

作用：在 IIO 通道数组中自动添加一个软件时间戳通道。当你的驱动支持 Buffer（缓冲）模式采集数据时，每一组传感器样本通常都需要配一个时间戳，以便用户态程序（如 libiio）进行时间对齐分析。
参数说明：index：该通道在扫描序列中的索引号。通常设置为所有数据通道之后的最后一个索引。

3.2.2 IIO_DEGREE_TO_RAD(val)

作用：将角度（Degrees）转换为弧度（Radians）。
参数说明：val：待转换的角度数值（通常是浮点数或定点数）。

4. 极简开发流程 (面试复习点)

4.1 Probe 阶段：

• 使用 devm_iio_device_alloc 申请设备，预留自定义私有数据空间。
• 初始化 iio_dev 成员（name, channels, num_channels, info）。
• 配置硬件（如通过 SPI/I2C 初始化 ADC 芯片）。
• 调用 devm_iio_device_register。

4.2 数据读取 (read_raw)：

• 判断 mask == IIO_CHAN_INFO_RAW。
• 操作硬件寄存器获取数据。
• 返回 IIO_VAL_INT。