Linux驱动开发实战：HSR04超声波模块设备树配置详解从零开始为嵌入式Linux配置超声波传感器驱动

1. HSR04超声波模块简介

HSR04是一款低成本、易使用的超声波测距模块，测量范围2cm-400cm，精度可达3mm。它通过TRIG引脚触发测距，ECHO引脚输出与距离成正比的脉冲宽度。在Linux驱动开发中，我们需要通过GPIO操作这两个引脚，并计算时间差来得到距离。

2. Linux设备树基础

设备树(Device Tree)用于描述硬件信息，让内核在不改动代码的情况下支持不同硬件。对于HSR04，我们需要在设备树中定义使用的GPIO引脚，并指定兼容属性以便驱动能够匹配。

3. 设备树配置实例

假设我们使用GPIO1_12作为TRIG，GPIO1_13作为ECHO，在设备树文件中添加如下节点：

hsr04@0 {    compatible = "mycomp,hsr04";    trig-gpios = <&gpio1 12 GPIO_ACTIVE_HIGH>;    echo-gpios = <&gpio1 13 GPIO_ACTIVE_HIGH>;    status = "okay";};

这里的compatible属性用于驱动匹配，trig-gpios和echo-gpios是自定义属性，驱动会通过of_get_named_gpio()获取。这是典型的设备树配置方法，让驱动与硬件解耦。

4. 驱动代码框架

下面是一个简单的驱动框架，演示如何从设备树获取GPIO并实现基本的读/写操作：

#include #include #include #include #include struct hsr04_data {    struct device *dev;    int trig_gpio;    int echo_gpio;};static int hsr04_probe(struct platform_device *pdev){    struct hsr04_data *data;    struct device_node np = pdev->dev.of_node;    data = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(data), GFP_KERNEL);    if (!data)        return -ENOMEM;    data->dev = &pdev->dev;    data->trig_gpio = of_get_named_gpio(np, "trig-gpios", 0);    data->echo_gpio = of_get_named_gpio(np, "echo-gpios", 0);    if (!gpio_is_valid(data->trig_gpio) || !gpio_is_valid(data->echo_gpio)) {        dev_err(&pdev->dev, "Invalid GPIOs");        return -EINVAL;    }    gpio_request(data->trig_gpio, "hsr04-trig");    gpio_direction_output(data->trig_gpio, 0);    gpio_request(data->echo_gpio, "hsr04-echo");    gpio_direction_input(data->echo_gpio);    platform_set_drvdata(pdev, data);    dev_info(&pdev->dev, "HSR04 initialized");    return 0;}static int hsr04_remove(struct platform_device *pdev){    struct hsr04_data *data = platform_get_drvdata(pdev);    gpio_free(data->trig_gpio);    gpio_free(data->echo_gpio);    return 0;}static const struct of_device_id hsr04_of_match[] = {    { .compatible = "mycomp,hsr04", },    { /* sentinel */ }};MODULE_DEVICE_TABLE(of, hsr04_of_match);static struct platform_driver hsr04_driver = {    .driver = {        .name = "hsr04",        .of_match_table = hsr04_of_match,    },    .probe = hsr04_probe,    .remove = hsr04_remove,};module_platform_driver(hsr04_driver);MODULE_LICENSE("GPL");MODULE_DESCRIPTION("HSR04 Ultrasonic Sensor Driver");

该驱动在probe中解析设备树，申请GPIO，并设置为输入/输出。完整的驱动还需实现读操作和定时器来测量脉冲宽度，这里仅作演示。

5. 编译与测试

将驱动编译为模块，或编入内核。加载模块后，会在/sys/或/dev/下生成设备节点。编写应用程序通过ioctl或sysfs触发测距并读取结果。注意测量时需要精确计时，可使用高精度定时器或捕获中断。

6. 总结

通过本文，你学习了如何为HSR04超声波模块在Linux下进行设备树配置，并了解了驱动的基本框架。掌握超声波测距在Linux中的实现方法，可以轻松扩展到其他传感器。希望这篇教程对你的Linux驱动开发之路有所帮助！

关键词：HSR04超声波模块、Linux驱动开发、设备树配置、超声波测距