3.5.12 PRE_DEVICE 阶段详解

学习阁2026/4/29大约 3 分钟启动流程初始化PRE_DEVICE驱动注册控制台硬件定时器

3.5.12 PRE_DEVICE 阶段详解

📚 本节导读

学习时长: 约 25 分钟

难度级别: ⭐⭐⭐☆☆（中级）

前置知识:

3.5.11 POST_KERNEL 阶段详解
3.5.2.5 __driver_stm32_usart_early_driver_init 函数详解
了解 OS_DRIVER_DEFINE 驱动注册机制

🎯 学习目标

理解 PRE_DEVICE 级别的定位和目的
掌握驱动注册与设备注册的先后关系
理解 10 个 PRE_DEVICE 函数的职责
理解子级别的执行顺序和依赖关系

一、阶段概述

1.1 阶段定位

PRE_DEVICE 是设备注册前的驱动初始化级别。它通过 driver_match_devices 机制将驱动程序与设备信息进行匹配（probe），为后续 DEVICE 级别的设备注册做好准备。

1.2 基本信息

属性	值
初始化级别	`OS_INIT_LEVEL_PRE_DEVICE`（值 4）
调用位置	`_k_sys_task_entry` 第 200 行
调用时机	POST_KERNEL 初始化之后
前置条件	设备框架已初始化（`device_core_init`）
总函数数	11 个（1 个标记 + 10 个实际函数）

1.3 从 project.map 看实际注册

.init_call.4.""   →  pre_device_start                        ← 标记函数
.init_call.4.1    →  __driver_soft_i2c_bus_driver_init       ← 软件 I2C 总线驱动
.init_call.4.1    →  __driver_stm32_usart_driver_init        ← 串口驱动（正式）
.init_call.4.2    →  os_console_init                         ← 控制台设备初始化
.init_call.4.2    →  __driver_stm32_tim_driver_init          ← 硬件定时器驱动
.init_call.4.2    →  __driver_stm32_spi_driver_init          ← SPI 驱动
.init_call.4.3    →  os_hrtimer_init                         ← 高精度定时器
.init_call.4.3    →  __driver_stm32_can_driver_init          ← CAN 驱动
.init_call.4.3    →  __driver_stm32_dac_driver_init          ← DAC 驱动
.init_call.4.3    →  __driver_stm32_iwdt_driver_init         ← 独立看门狗驱动
.init_call.4.3    →  __driver_stm32_rtc_driver_init          ← RTC 驱动

二、子级别结构

2.1 三个子级别

子级别	函数	职责类型
4.1	soft_i2c_bus, stm32_usart	基础通信总线驱动（I2C、串口）
4.2	os_console, stm32_tim, stm32_spi	关键外设驱动（控制台、定时器、SPI）
4.3	os_hrtimer, stm32_can, dac, iwdt, rtc	其他外设驱动

2.2 依赖关系

4.1（基础通信总线）
  └─ 4.2（关键外设：控制台、定时器、SPI）
       └─ 4.3（其他外设：CAN、DAC、IWDG、RTC、hrtimer）

三、各函数详解

3.1 4.1 子级别：基础通信总线驱动

__driver_soft_i2c_bus_driver_init — 软件 I2C 总线驱动

属性	值
源文件	`drivers/i2c/soft_i2c_bus.c`
作用	注册软件 I2C 总线驱动，匹配 I2C 设备

通过 OS_DRIVER_DEFINE 生成，内部调用 driver_match_devices 匹配所有 "soft_i2c_bus" 类型的设备。

__driver_stm32_usart_driver_init — 串口驱动（正式注册）

属性	值
源文件	`drivers/hal/st/drivers/drv_usart.c`
作用	注册 STM32 串口驱动，匹配 UART 设备

与早期初始化的区别

在 3.5.2.5 中，__driver_stm32_usart_early_driver_init（PRE_KERNEL_1）只保存了控制台串口句柄。这里的 __driver_stm32_usart_driver_init（PRE_DEVICE）才是正式注册串口驱动，此时设备框架已完全就绪，可以注册完整的串口设备。

3.2 4.2 子级别：关键外设驱动

os_console_init — 控制台设备初始化

属性	值
源文件	`drivers/console/console.c`
作用	初始化控制台设备，关联硬件串口与 `os_kprintf`

完成后，os_kprintf 的输出路径从 __os_hw_console_output（直接操作硬件）切换到 os_device_write_nonblock（通过设备框架）。

__driver_stm32_tim_driver_init — 硬件定时器驱动

属性	值
源文件	`drivers/hal/st/drivers/drv_hwtimer.c`
作用	注册 STM32 硬件定时器驱动

__driver_stm32_spi_driver_init — SPI 驱动

属性	值
源文件	`drivers/hal/st/drivers/drv_spi.c`
作用	注册 STM32 SPI 驱动

3.3 4.3 子级别：其他外设驱动

函数	源文件	职责
`os_hrtimer_init`	`drivers/timer/hrtimer.c`	高精度定时器框架初始化
`__driver_stm32_can_driver_init`	`drivers/hal/st/drivers/drv_can.c`	CAN 总线驱动
`__driver_stm32_dac_driver_init`	`drivers/hal/st/drivers/drv_dac.c`	DAC 驱动
`__driver_stm32_iwdt_driver_init`	`drivers/hal/st/drivers/drv_iwdg.c`	独立看门狗驱动
`__driver_stm32_rtc_driver_init`	`drivers/hal/st/drivers/drv_rtc.c`	RTC 实时时钟驱动

四、启动流程上下文

_k_sys_task_entry()
  ├─ POST_KERNEL 初始化          ← 3.5.11
  │
  ├─ PRE_DEVICE 初始化           ← 本节（3.5.12）
  │    ├─ 4.1: soft_i2c_bus, stm32_usart（驱动注册）
  │    ├─ 4.2: os_console, stm32_tim, stm32_spi
  │    └─ 4.3: os_hrtimer, stm32_can, dac, iwdt, rtc
  │
  ├─ DEVICE 初始化               ← 3.5.13
  ├─ COMPONENT 初始化            ← 3.5.14
  ├─ APPLICATION 初始化          ← 3.5.15
  └─ app_entry() → main()

💡 本节总结

重点回顾

PRE_DEVICE 是设备注册前的驱动初始化：通过 driver_match_devices 匹配设备和驱动
10 个实际函数分 3 个子级别：基础总线 → 关键外设 → 其他外设
串口有两次注册：早期（PRE_KERNEL_1）只保存控制台句柄，正式（PRE_DEVICE）注册完整驱动
os_console_init 是关键节点：之后 os_kprintf 走设备框架路径

关键函数速查

子级别	函数数	典型函数
4.1	2	soft_i2c_bus, stm32_usart
4.2	3	os_console, stm32_tim, stm32_spi
4.3	5	os_hrtimer, stm32_can, dac, iwdt, rtc

下一步

接下来请学习：

3.5.13 DEVICE 阶段详解 - 设备注册与初始化