nvmem:非易失小块存储——EEPROM/MAC/校准数据的统一接口

🔨 整理中 · 这一篇深入讲 nvmem(Non-Volatile Memory) 子系统——EEPROM/SoC OCOTP/eFuse 这类"小块非易失存储"的统一框架,典型存 MAC 地址/序列号/校准数据(Wi-Fi 校准/ADC 校准)/设备配置。素材以 6.19 源码 + kernel.org nvmem 文档为权威。

做什么

嵌入式板子上常有些"小份、非易失、按字段读"的数据:

MAC 地址:网卡出厂烧的唯一 MAC,存在 I2C EEPROM 或 SoC OCOTP(eFuse)某偏移。
序列号/设备 ID:SoC OCOTP 里烧的唯一 ID。
校准数据:Wi-Fi/ADC/传感器的出厂校准参数(每片板不同,生产时烧入),驱动运行时读出来用。
配置/校准:某些板存出厂校准的 RTC/温补参数。

这些数据的特点:非易失(断电不丢)、小(几十~几百字节)、按字段读(MAC 6 字节、序列号 8 字节,各在固定偏移)。它们散落在不同硬件(I2C EEPROM AT24/AT25、SoC OCOTP eFuse、SPI flash 某分区),但"读一段字节"的需求一致。nvmem 子系统(drivers/nvmem/)统一这套:provider(EEPROM/OCOTP 驱动)注册一个 nvmem 设备、按字节偏移提供数据;consumer(网卡/校准驱动)按"cell 名"读特定字段。这一篇拆 provider/consumer 两层 + 设备树 cell 描述。

要了解什么

一、provider:`nvmem_config` + `nvmem_register`

EEPROM/OCOTP 驱动(provider 侧)填 struct nvmem_config(include/linux/nvmem-provider.h):

struct nvmem_config config = {
    .dev  = dev,
    .name = "my-eeprom",
    .id   = NVMEM_DEVID_NONE,
    .owner = THIS_MODULE,
    .type = NVMEM_TYPE_EEPROM,
    .size = 256,                  /* EEPROM 总字节 */
    .word_size = 1,
    .stride = 1,
    .reg_read  = my_read,         /* (priv, offset, buf, bytes) → 读硬件 */
    .reg_write = my_write,        /* 可选 */
    .cells = my_cells,            /* 可选:预定义 cell(见下) */
    .ncells = ARRAY_SIZE(my_cells),
};
struct nvmem_device *nvmem = devm_nvmem_register(dev, &config);

reg_read(reg_write) 是底层硬件访问回调(provider 在这里 I2C 读 EEPROM、或读 SoC OCOTP 寄存器)。注册后 /sys/bus/nvmem/devices/my-eeprom0/ 出现,/sys/.../nvmem(二进制,整个设备内容)可读。

二、consumer:`nvmem_cell_get` + `nvmem_cell_read`

用 nvmem 数据的驱动(consumer)不直接按偏移读,而是按 cell 名读——cell 是"带名字 + 偏移 + 大小"的字段:

struct nvmem_cell *mac_cell = devm_nvmem_cell_get(dev, "mac-address");  /* consumer.h:54 */
size_t len;
void *mac = nvmem_cell_read(mac_cell, &len);   /* 读 mac-address 这个 cell 的内容 */
/* mac[0..5] 是 6 字节 MAC */

nvmem_cell_read 内部:cell 描述了 offset/size → 调 provider 的 reg_read(priv, offset, buf, size) → 返回数据。consumer 只关心"读 mac-address",不关心它在哪个 EEPROM 哪个偏移。

三、设备树:nvmem-cells layout

cell 怎么定义"哪个 cell 名对应哪段 offset/size"?设备树:

dts

/* provider 端:EEPROM 节点声明它是 nvmem + 定义 cell */
eeprom@50 {
    compatible = "atmel,24c02";
    reg = <0x50>;                        /* I2C 地址 */
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <1>;

    mac-address@40 {                     /* 一个 nvmem cell */
        reg = <0x40 6>;                  /* offset 0x40, 6 字节 */
    };
    calibration@50 {
        reg = <0x50 32>;
    };
};

/* consumer 端:网卡节点引用 cell */
eth0 {
    nvmem-cells = <&mac_address_cell>;   /* 引用,或按名字 */
    nvmem-cell-names = "mac-address";
};

provider 节点声明 nvmem + 子节点定义 cell(每个 reg = <offset size>)。consumer 用 nvmem-cell-names = "mac-address" + nvmem-cells = <...> 引用。devm_nvmem_cell_get(dev, "mac-address") 按名字查到对应 cell。

四、用途 + 典型 driver

EEPROM provider:drivers/misc/eeprom/at24.c(I2C AT24 EEPROM)——同时注册成 nvmem(nvmem_config),其 reg_read 走 i2c_smbus_read_i2c_block_data。
SoC OCOTP/eFuse provider:各 SoC 自己的"drivers/nvmem/<vendor>-efuse.c"(imx-ocotp/qfprom/rockchip-efuse)——读 SoC 内部 eFuse 寄存器(序列号/MAC/安全密钥)。
MAC consumer:网卡驱动 devm_nvmem_cell_get(np, "mac-address") + nvmem_cell_read → 设 dev->dev_addr。eth0 的 MAC 就这么从 EEPROM 来。

五、踩坑

byte order:某些 cell(MAC)的字节序在 EEPROM 里可能和内核期望相反(nvmem_cell_read_u8 之类 helper 处理),读后要确认字节序。
cell 名 vs DT phandle:6.x 推荐用 nvmem-cell-names(按名)+ 对应 nvmem-cells phouple。老式纯 phouple 已过时。
provider 的 reg_read 不能睡?:可睡(像 I2C EEPROM 的 reg_read 走 i2c_smbus_* 会睡)。但要在进程上下文调 nvmem_cell_read,中断里不行。
nvmem_cell_read_u32/_u64 等 helper:读整数 cell(序列号/校准值),helper 自动处理大小端 + 校验。

动手试试

ls /sys/bus/nvmem/devices/;hexdump -C /sys/bus/nvmem/devices/<name>/nvmem(若有)看整个 nvmem 内容
读 drivers/misc/eeprom/at24.c 看 EEPROM 怎么同时注册成 nvmem(nvmem_config + reg_read 走 I2C)
读某 SoC eFuse(drivers/nvmem/imx-ocotp.c 或 qcom-qfprom.c)看 OCOTP provider
在 QEMU/真板设备树加一个 I2C EEPROM + cell,写 consumer nvmem_cell_get+read 读出来打印
思考题:为什么用"按 cell 名读",而不是 consumer 直接按 offset 读 EEPROM?(提示:解耦 + 换 EEPROM 不改 consumer + 命名可读)

延伸阅读

源码(本仓库 third_party/linux/,6.19.9):include/linux/nvmem-provider.h(struct nvmem_config/struct nvmem_cell_info/devm_nvmem_register);include/linux/nvmem-consumer.h:53 nvmem_cell_get/:54 devm_nvmem_cell_get/nvmem_cell_read/nvmem_cell_read_u32/_u64;core drivers/nvmem/core.c;EEPROM drivers/misc/eeprom/at24.c/at25.c(也注册 nvmem)、SoC eFuse drivers/nvmem/*-efuse.c/*-ocotp.c/qfprom.c。
kernel.org:nvmem、Documentation/devicetree/bindings/nvmem/。
关联本站:23 i2c AT24 EEPROM 挂 I2C、31 mtd flash 上的 config 分区也可暴露成 nvmem;nvmem 是"小块非易失"和 MTD(大块 flash)的分工。

做什么 ​

要了解什么 ​

一、provider:nvmem_config + nvmem_register ​

二、consumer:nvmem_cell_get + nvmem_cell_read ​

三、设备树:nvmem-cells layout ​

四、用途 + 典型 driver ​

五、踩坑 ​

动手试试 ​

延伸阅读 ​

做什么