Linux驅(qū)動中的platform總線詳解

platform總線是學習linux驅(qū)動必須要掌握的一個知識點。

一、概念

嵌入式系統(tǒng)中有很多的物理總線：I2c、SPI、USB、uart、PCIE、APB、AHB

linux從2.6起就加入了一套新的驅(qū)動管理和注冊的機制platform平臺總線，是一條虛擬的總線，并不是一個物理的總線。

相比 PCI、USB，它主要用于描述SOC上的片上資源。platform 所描述的資源有一個共同點：在CPU 的總線上直接取址。

平臺設(shè)備會分到一個名稱（用在驅(qū)動綁定中）以及一系列諸如地址和中斷請求號（IRQ）之類的資源。

設(shè)備用platform_device表示，驅(qū)動用platform_driver進行注冊。

與傳統(tǒng)的bus/device/driver機制相比，platform由內(nèi)核進行統(tǒng)一管理，在驅(qū)動中使用資源，提高了代碼的安全性和可移植性。

二、platform

1. platform總線兩個最重要的結(jié)構(gòu)體

platform維護的所有的驅(qū)動都必須要用該結(jié)構(gòu)體定義：

platform_driver

struct platform_driver {

int （*probe）（struct platform_device *）; //

int （*remove）（struct platform_device *）;

void （*shutdown）（struct platform_device *）;

int （*suspend）（struct platform_device *， pm_message_t state）;

int （*resume）（struct platform_device *）;

struct device_driver driver;

const struct platform_device_id *id_table;

bool prevent_deferred_probe;

};

該結(jié)構(gòu)體，用于注冊驅(qū)動到platform總線，

成員含義

probe當驅(qū)動和硬件信息匹配成功之后，就會調(diào)用probe函數(shù)，驅(qū)動所有的資源的注冊和初始化全部放在probe函數(shù)中

remove硬件信息被移除了，或者驅(qū)動被卸載了，全部要釋放，釋放資源的操作就放在該函數(shù)中

struct device_driver driver內(nèi)核維護的所有的驅(qū)動必須包含該成員，通常driver-》name用于和設(shè)備進行匹配

const struct platform_device_id *id_table往往一個驅(qū)動可能能同時支持多個硬件，這些硬件的名字都放在該結(jié)構(gòu)體數(shù)組中

我們編寫驅(qū)動的時候往往需要填充以上幾個成員

platform_device

platform總線用于描述設(shè)備硬件信息的結(jié)構(gòu)體，包括該硬件的所有資源（io，memory、中斷、DMA等等）。

struct platform_device {

const char *name;

int id;

bool id_auto;

struct device dev;

u32 num_resources;

struct resource *resource;

const struct platform_device_id *id_entry;

/* MFD cell pointer */

struct mfd_cell *mfd_cell;

/* arch specific additions */

struct pdev_archdata archdata;

};

成員含義

const char*name設(shè)備的名字，用于和驅(qū)動進行匹配的

struct devicedev內(nèi)核中維護的所有的設(shè)備必須包含該成員，

u32num_resources資源個數(shù)

struct resource*resource描述資源

struct devicedev-》release（）必須實現(xiàn)，

其中描述硬件信息的成員struct resource

0x139d0000

struct resource {

resource_size_t start; //表示資源的起始值，

resource_size_t end; //表示資源的最后一個字節(jié)的地址， 如果是中斷，end和satrt相同

const char *name; // 可不寫

unsigned long flags; //資源的類型

struct resource *parent， *sibling， *child;

};

flags的類型說明

#define IORESOURCE_MEM 0x00000200 //內(nèi)存

#define IORESOURCE_IRQ 0x00000400 //中斷

內(nèi)核管理的所有的驅(qū)動，都必須包含一個叫struct device_driver成員， //男性描述的硬件，必須包含struct device結(jié)構(gòu)體成員。 //女性

struct device_driver {

const char *name;

struct bus_type *bus;

struct module *owner;

const char *mod_name; /* used for built-in modules */

bool suppress_bind_attrs; /* disables bind/unbind via sysfs */

const struct of_device_id *of_match_table;

const struct acpi_device_id *acpi_match_table;

int （*probe） （struct device *dev）;

int （*remove） （struct device *dev）;

void （*shutdown） （struct device *dev）;

int （*suspend） （struct device *dev， pm_message_t state）;

int （*resume） （struct device *dev）;

const struct attribute_group **groups;

const struct dev_pm_ops *pm;

struct driver_private *p;

};

其中：

const char *name;

用于和硬件進行匹配。

內(nèi)核描述硬件，必須包含struct device結(jié)構(gòu)體成員：

struct device {

struct device *parent;

struct device_private *p;

struct kobject kobj;

const char *init_name; /* initial name of the device */

const struct device_type *type;

struct mutex mutex; /* mutex to synchronize calls to

* its driver.

*/

struct bus_type *bus; /* type of bus device is on */

struct device_driver *driver; /* which driver has allocated this

device */

void *platform_data; /* Platform specific data， device

core doesn‘t touch it */

struct dev_pm_info power;

struct dev_pm_domain *pm_domain;

#ifdef CONFIG_PINCTRL

struct dev_pin_info *pins;

#endif

#ifdef CONFIG_NUMA

int numa_node; /* NUMA node this device is close to */

#endif

u64 *dma_mask; /* dma mask （if dma’able device） */

u64 coherent_dma_mask;/* Like dma_mask， but for

alloc_coherent mappings as

not all hardware supports

64 bit addresses for consistent

allocations such descriptors. */

struct device_dma_parameters *dma_parms;

struct list_head dma_pools; /* dma pools （if dma‘ble） */

struct dma_coherent_mem *dma_mem; /* internal for coherent mem

override */

#ifdef CONFIG_DMA_CMA

struct cma *cma_area; /* contiguous memory area for dma

allocations */

#endif

/* arch specific additions */

struct dev_archdata archdata;

struct device_node *of_node; /* associated device tree node */

struct acpi_dev_node acpi_node; /* associated ACPI device node */

dev_t devt; /* dev_t， creates the sysfs “dev” */

u32 id; /* device instance */

spinlock_t devres_lock;

struct list_head devres_head;

struct klist_node knode_class;

struct class *class;

const struct attribute_group **groups; /* optional groups */

void （*release）（struct device *dev）;

struct iommu_group *iommu_group;

bool offline_disabled:1;

bool offline:1;

};

其中：

void （*release）（struct device *dev）;

不能為空。

2. 如何注冊

要用注冊一個platform驅(qū)動的步驟

1）注冊驅(qū)動platform_device_register

/**

* platform_device_register - add a platform-level device

* @pdev： platform device we’re adding

*/

int platform_device_register（struct platform_device *pdev）

{

device_initialize（&pdev-》dev）;

arch_setup_pdev_archdata（pdev）;

return platform_device_add（pdev）;

}

2） 注冊設(shè)備platform_driver_register

#define platform_driver_register（drv）

__platform_driver_register（drv， THIS_MODULE）

三、舉例

1. 開發(fā)步驟

platform 總線下驅(qū)動的開發(fā)步驟是：

設(shè)備

需要實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)體是：platform_device 。

1）初始化 resource 結(jié)構(gòu)變量

2）初始化 platform_device 結(jié)構(gòu)變量

3）向系統(tǒng)注冊設(shè)備：platform_device_register。

以上三步，必須在設(shè)備驅(qū)動加載前完成，即執(zhí)行platform_driver_register（）之前，原因是驅(qū)動注冊時需要匹配內(nèi)核中所有已注冊的設(shè)備名。

platform_driver_register（）中添加device到內(nèi)核最終還是調(diào)用的device_add函數(shù)。

Platform_device_add和device_add最主要的區(qū)別是多了一步insert_resource（p， r），即將platform資源（resource）添加進內(nèi)核，由內(nèi)核統(tǒng)一管理。

驅(qū)動

驅(qū)動注冊中，需要實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)體是：platform_driver 。

在驅(qū)動程序的初始化函數(shù)中，調(diào)用了platform_driver_register（）注冊 platform_driver 。

需要注意的是：platform_driver 和 platform_device 中的 name 變量的值必須是相同的【在不考慮設(shè)備樹情況下，關(guān)于設(shè)備樹，后面會寫新的文章詳細講述】 。

這樣在 platform_driver_register（） 注冊時，會將當前注冊的 platform_driver 中的 name 變量的值和已注冊的所有 platform_device 中的 name 變量的值進行比較，只有找到具有相同名稱的 platform_device 才能注冊成功。

當注冊成功時，會調(diào)用 platform_driver 結(jié)構(gòu)元素 probe 函數(shù)指針。

實例1

本例比較簡單，只用于測試platform_driver 和platform_device是否可以匹配成功。

左邊是platform_device結(jié)構(gòu)體注冊的代碼，右邊是platform_driver結(jié)構(gòu)體注冊的代碼。

platform_driver 定義和注冊：

1 #include 《linux/init.h》

2 #include 《linux/module.h》

3 #include 《linux/platform_device.h》

4 #include 《linux/ioport.h》

5

6 static int hello_probe（struct platform_device *pdev）

7 {

8 printk（“match ok

”）;

9 return 0;

10 }

11 static int hello_remove（struct platform_device *pdev）

12 {

13 printk（“hello_remove

”）;

14 return 0;

15 }

16 static struct platform_driver hello_driver =

17 {

18 .probe = hello_probe，

19 .driver.name = “duang”，

20 .remove = hello_remove，

21 };

22 static int hello_init（void）

23 {

24 printk（“hello_init

”）;

25 return platform_driver_register（&hello_driver）;

26 }

27 static void hello_exit（void）

28 {

29 printk（“hello_exit

”）;

30 platform_driver_unregister（&hello_driver）;

31 return;

32 }

33 MODULE_LICENSE（“GPL”）;

34 module_init（hello_init）;

35 module_exit（hello_exit）;

platform_device定義和注冊：

1 #include 《linux/init.h》

2 #include 《linux/module.h》

3 #include 《linux/platform_device.h》

4 #include 《linux/ioport.h》

5

6 static void hello_release（struct device *dev）

7 {

8 return;

9 }

10 static struct platform_device hello_device =

11 {

12 .name = “duang”，

13 .id = -1，

14 .dev.release = hello_release，

15 };

16

17

18 static int hello_init（void）

19 {

20 printk（“hello_init

”）;

21 return platform_device_register（&hello_device）;

22

23 }

24 static void hello_exit（void）

25 {

26 printk（“hello_exit

”）;

27 platform_device_unregister（&hello_device）;

28 return;

29 }

30 MODULE_LICENSE（“GPL”）;

31 module_init（hello_init）;

32 module_exit（hello_exit）;

該程序只用于測試platform框架是否可以成功匹配，struct platform_device hello_device 并沒有設(shè)置任何硬件信息。

Makfile

1 ifneq （$（KERNELRELEASE），）

2 obj-m：=device.o driver.o

3 else

4 KDIR ：=/lib/modules/$（shell uname -r）/build

5 PWD ：=$（shell pwd）

6 all：

7 make -C $（KDIR） M=$（PWD） modules

8 clean：

9 rm -f *.ko *.o *.mod.o *.symvers *.cmd *.mod.c *.order

10 endif

該makefile可以同時將兩個C文件編譯成ko文件。

編譯：

編譯

編譯生成的文件：

在這里插入圖片描述

加載模塊

清空log信息

sudo dmesg -c

匹配成功

實例2

給結(jié)構(gòu)體platform_device 增加硬件信息，并在內(nèi)核中能夠讀取出來。本例向結(jié)構(gòu)體hello_device 增加信息如下：

基址寄存器地址0x139d0000，該地址的空間是0x4

中斷號199【注意】實際的內(nèi)核中會把外設(shè)的中斷號根據(jù)HW id（通常soc廠商設(shè)備soc的時候會給每一個中斷源定義好唯一的ID）計算出一個新的中斷號，該中斷號會被cpu所識別。

device.c

struct resource res［］={

［0］ ={

.start = 0x139d0000，

.end = 0x139d0000 + 0x3，

.flags = IORESOURCE_MEM，

}，

［1］ ={

.start = 199，

.end = 199，

.flags = IORESOURCE_IRQ，

}，

};

static struct platform_device hello_device =

{

.name = “duang”，

.id = -1，

.dev.release = hello_release，

.num_resources = ARRAY_SIZE（res），

.resource = res，

};

driver.c

static int hello_probe（struct platform_device *pdev）

{

printk（“match ok

”）;

printk（“mem = %x

”，pdev-》resource［0］.start）;

printk（“irq = %d

”，pdev-》resource［1］.start）;

//注冊中斷、申請內(nèi)存

return 0;

}

重新編譯，卸載第一個例子的模塊，并清除log：

make

sudo rmmod device

sudo rmmod driver

sudo dmesg -c

執(zhí)行

由結(jié)果可知，probe函數(shù)正確讀取到了硬件信息。

四、platform_device是如何管理的？

1. 沒有設(shè)備樹

在沒有設(shè)備樹的時候，以三星Cortex-A8 s5pc100為例，硬件信息放在以下位置

archarmmach-s5pc100Mach-smdkc100.c

archarmplat-samsung

注冊platform_device

platform_device定義

該數(shù)組存放了，內(nèi)核啟動需要初始化的硬件的信息。

2. 如果有設(shè)備樹

內(nèi)核會有設(shè)備初始化的完整代碼，會在內(nèi)核啟動的時候把設(shè)備樹信息解析初始化，把硬件信息初始化到對應(yīng)的鏈表中。在總線匹配成功后，會把硬件的信息傳遞給probe（）函數(shù)。

四、總線相關(guān)的其他的知識點

1. 內(nèi)核總線相關(guān)結(jié)構(gòu)體變量

內(nèi)核維護的所有的總線都需要用以下結(jié)構(gòu)體注冊一個變量。

struct bus_type {

const char *name;

const char *dev_name;

struct device *dev_root;

struct device_attribute *dev_attrs; /* use dev_groups instead */

const struct attribute_group **bus_groups;

const struct attribute_group **dev_groups;

const struct attribute_group **drv_groups;

int （*match）（struct device *dev， struct device_driver *drv）;

int （*uevent）（struct device *dev， struct kobj_uevent_env *env）;

int （*probe）（struct device *dev）;

int （*remove）（struct device *dev）;

void （*shutdown）（struct device *dev）;

int （*online）（struct device *dev）;

int （*offline）（struct device *dev）;

int （*suspend）（struct device *dev， pm_message_t state）;

int （*resume）（struct device *dev）;

const struct dev_pm_ops *pm;

struct iommu_ops *iommu_ops;

struct subsys_private *p;

struct lock_class_key lock_key;

};

platform總線變量的定義struct bus_type platform_bus_type定義如下：

struct bus_type platform_bus_type = {

.name = “platform”，

.dev_groups = platform_dev_groups，

.match = platform_match，

.uevent = platform_uevent，

.pm = &platform_dev_pm_ops，

};

其中最重要的成員是**.match**。

當有設(shè)備的硬件信息注冊到platform_bus_type 總線的時候，會遍歷所有platform總線維護的驅(qū)動，通過名字來匹配，如果相同，就說明硬件信息和驅(qū)動匹配，就會調(diào)用驅(qū)動的platform_driver -》probe函數(shù)，初始化驅(qū)動的所有資源，讓該驅(qū)動生效。

當有設(shè)備的驅(qū)動注冊到platform_bus_type 總線的時候，會遍歷所有platform總線維護的硬件信息，通過名字來匹配，如果相同，就說明硬件信息和驅(qū)動匹配，就會調(diào)用驅(qū)動的platform_driver -》probe函數(shù)，初始化驅(qū)動的所有資源，讓該驅(qū)動生效。

注冊位置

driversasePlatform.c

platform_bus_type的注冊

五、注冊代碼流程詳解

捋架構(gòu)的好處，就是可以幫助我們定位問題

1. match函數(shù)何時被調(diào)用到？

2. probe函數(shù)何時被調(diào)用到

以下是上述兩個問題代碼的調(diào)用流程：

代碼調(diào)用流程

原文標題：手把手教 Linux 驅(qū)動 10-platform 總線詳解

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責任編輯：haq