• name：设备实例名称。为设备树的label属性值，例如以下是gpio0设备树节点，指GPIOA分组IO，注册时设备实例名称为GPIO_0。

• config：用于驱动配置数据，比如寄存器地址，时钟源或者设备其他物理数据等等。下面为GPIO在驱动注册时，通过驱动模型接口获取相关设备树节点描述，获取寄存器地址，并赋值给config结构体。

• data：可为设备管理指定一个数据结构，比如存放一个锁或者信号，用于API中write/read的阻塞模式实现，等等。

• api：该结构体将通用子系统api映射到驱动程序中用于设备驱动的实现。驱动api接口在注册时，通过对函数指针赋值，对结构体进行填充，实现通用子系统api。

• state：表明是否被初始化和是否初始化成功，在进行驱动注册时确定。如下，设备初始化会调用z_sys_init_run_level函数，对驱动设备进行注册，会调用驱动的初始化函数，函数执行结果赋值给state->init_res，同时state->initialized = true。

4、API系统框架

Zephyr每个驱动实现一个具备通用设备驱动API的子系统，该子系统可以构造多个设备驱动实例，每个实例中的device->api再由具体的底层驱动实现。

以GPIO为例,GPIO设备驱动通用API位于zephyr\include\gpio.h,包含gpio所有对外接口，其中gpio_pin_configure_dt如下，其调用device的api接口pin_configure。

device的api接口pin_configure在zephyr\drivers\gpio\gpio_gr55xx.c中被填充，gpio_gr55xx_config是驱动设备API的具体实现。

5、注册接口

路径zephyr\include\device.h下提供了宏接口，用于设备驱动的注册，并且按照注册的参数自动进行初始化。下面介绍几个常用的宏。

5.1、DEVICE_DEFINE

1）参数说明 DEVICE_DEFINE(dev_name, drv_name, init_fn, pm_action_cb, data_ptr, cfg_ptr, level, prio, api_ptr)

• dev_name - 设备名称，设备树Label属性，用户可通过该名称使用device_get_binding()获取设备

• drv_name - 驱动名称

• inif_fn - 初始化函数指针

• pm_action_cb - 电源管理回调函数指针，如果NULL表明不使用PM

• data_ptr - 设备私有数据指针

• cfg_ptr - 该驱动实例的配置数据指针

• level，prio - 初始化等级，后面会具体介绍

• api_ptr - 提供该设备驱动的struct api结构指针

2）函数原型 注册时通过宏定义来声明一个struct dev，并保存至段.z_device_。用户调用device_get_binding()时，就会从段.z_device_通过dev_name遍历到对应的struct dev。同时通过Z_INIT_ENTRY_DEFINE宏，将初始化函数和初始化等级注册进内核，在内核启动时会相应完成自动初始化。

5.2、DEVICE_DT_DEFINE

基本和DEVICE_DEFINE一样的作用，只是传入的参数是节点标识符，dev_name和drv_name是通过节点标识符node_id转换而来。dev_name就是Z_DEVICE_DT_DEV_NAME(node_id)，drv_name是DEVICE_DT_NAME(node_id)。

GPIO调用接口进行初始化如下：

6、设备初始化

6.1、注册实现

前面分析过DEVICE_DEFINE()不仅完成设备的注册，同时也完成设备初始化函数以及初始化等级的注册，最终是通过Z_INIT_ENTRY_DEFINE()来实现的，路径zephyr\include\init.h。 下面是具体代码实现，声明结构体struct init_entry，其成员init为注册的初始化函数，dev为该设备结构体指针，将做为初始化函数入参传递。将init_entry放到段.z_init中，同时附带上优先级参数。

6.2、优先级

· level 内核规定4个优先级

· prio 用于level等级相同时，该值越小越早初始化，范围为0~99。

6.3、上电初始化

前面知道通过Z_INIT_ENTRY_DEFINE函数将初始化函数和设备驱动结构体放在内存中，当上电初始化时，会在进入z_cstart函数中实现设备初始化,路径zephyr\kernel\init.c,其调用函数z_sys_init_run_level实现，路径zephyr\kernel\device.c,参数为level，函数通过优先级高低进行注册。

7、如何获取设备

7.1、device_get_binding(DT_LABEL(节点标识符))

· 通过设备名称获取struct device *；或者通过DT_LABEL(节点标识符)

· 从段地址_device_start~_device_end之间查询，获取设备名称与查找相同的设备驱动。

7.2、DEVICE_DT_GET(节点标识符)

· 通过节点标识符获取设备指针，该设备是由DEVICE_DT_DEFINE(node_id, ...)注册的。

8、gpio驱动注册

以gpio0子系统来分析完整的设备驱动模型，包括应用层如何使用，底层驱动如何移植适配。

8.1、gpio的应用接口

在include\drivers\gpio.h头文件中，定义了应用层可以调用的API，以及这些API的实现。如下，列出了gpio的API接口，以及调用的设备驱动的接口dev->api。

gpio_pin_configure（dev->api->pin_configure）

gpio_pin_set（api->port_set_bits_raw；api->port_clear_bits_raw）

gpio_pin_get（api->port_get_raw）

gpio_port_set_bits（api->port_set_masked_raw）

gpio_port_clear_bits（api->port_set_masked_raw）

gpio_pin_toggle（api->port_toggle_bits）

gpio_pin_interrupt_configure_dt（api->pin_interrupt_configure）

gpio_add_callback（api->manage_callback）

8.2、gpio设备驱动接口

内核统一规范了GPIO子系统对外的API接口，即应用接口，不同硬件平台只需适配设备驱动接口，即struct gpio_driver_api中的功能即可。

8.3、gpio驱动设备适配和注册

分析zephyr\drivers\gpio\gpio_gr55xx.c代码和dts文件，看下goodix驱动是如何适配到GPIO子系统中

1） 设备树定义如下

GPIO_0为GPIOA分组，寄存器地址0x10010000，地址长度为0x1000。

2） 驱动注册

首先，定义初始化函数，gpio_gr55xx_init。DEVICE_DT_DEFINE()将初始化函数gpio_stm32_init()注册进系统，在内核启动阶段会按优先级自动执行。（一些时钟和电源管理的配置可放在该函数中）

其次，定义dev结构体相关成员，例如设备名称name、config、data和api成员等；这里分别为DT_NODELABEL(gpio##__suffix)、gpio_gr55xx_data_## __suffix、gpio_gr55xx_cfg_## __suffix、gpio_gr55xx_driver，其中gpio_gr55xx_driver完成底层驱动需适配的功能函数。

最后， DEVICE_DT_DEFINE完成驱动注册，创建init_entry结构体，将初始化函数和设备树驱动dev填充init_entry结构体，并将结构体放到段.z_init中，同时附带上优先级参数。