linux Platform設備驅動

PlatForm設備驅動：

一、platform總線、設備與驅動

1.一個現(xiàn)實的Linux設備和驅動通常都需要掛接在一種總線上，對于本身依附于PCI、USB、I2C、SPI等的設備而言，這自然不是問題，

但是在嵌入式系統(tǒng)里面，SoC系統(tǒng)中集成的獨立的外設控制器、掛接在SoC內存空間的外設等確不依附于此類總線。

基于這一背景，Linux發(fā)明了一種虛擬的總線，稱為platform總線，相應的設備稱為platform_device，而驅動成為 platform_driver。

2.注意，所謂的platform_device并不是與字符設備、塊設備和網(wǎng)絡設備并列的概念，而是Linux系統(tǒng)提供的一種附加手段，

例如，在 S3C6410處理器中，把內部集成的I2C、RTC、SPI、LCD、看門狗等控制器都歸納為platform_device，而它們本身就是字符設備。

3.基于Platform總線的驅動開發(fā)流程如下：

（1）定義初始化platform bus

（2）定義各種platform devices

（3）注冊各種platform devices

（4）定義相關platform driver

（5）注冊相關platform driver

（6）操作相關設備

4.平臺相關結構

//platform_device結構體

struct platform_device?{

const?char?*?name;/*?設備名?*/

u32 id;//設備id，用于給插入給該總線并且具有相同name的設備編號，如果只有一個設備的話填-1。

struct device dev;//結構體中內嵌的device結構體。

u32 num_resources;/*?設備所使用各類資源數(shù)量?*/

struct resource?*?resource;/*?//定義平臺設備的資源*/

};

//平臺資源結構

struct resource?{

resource_size_t start;?//定義資源的起始地址

resource_size_t?end;?//定義資源的結束地址

const?char?*name;?//定義資源的名稱

unsigned long flags;?//定義資源的類型，比如MEM，IO，IRQ，DMA類型

struct resource?*parent,?*sibling,?*child;

};

//設備的驅動：platform_driver這個結構體中包含probe()、remove()、shutdown()、suspend()、?resume()函數(shù)，通常也需要由驅動實現(xiàn)。

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?(*suspend_late)(struct platform_device?*,?pm_message_t state);

int?(*resume_early)(struct platform_device?*);

int?(*resume)(struct platform_device?*);

struct pm_ext_ops?*pm;

struct device_driver driver;

};

//系統(tǒng)中為platform總線定義了一個bus_type的實例platform_bus_type，

struct bus_type platform_bus_type?=?{

.name?=?“platform”,

.dev_attrs?=?platform_dev_attrs,

.match?=?platform_match,

.uevent?=?platform_uevent,

.pm?=?PLATFORM_PM_OPS_PTR,

};

EXPORT_SYMBOL_GPL(platform_bus_type);

//這里要重點關注其match()成員函數(shù)，正是此成員表明了platform_device和platform_driver之間如何匹配。

static?int?platform_match(struct device?*dev,?struct device_driver?*drv)

{

struct platform_device?*pdev;

pdev?=?container_of(dev,?struct platform_device,?dev);

return?(strncmp(pdev->name,?drv->name,?BUS_ID_SIZE)?==?0);

}

//匹配platform_device和platform_driver主要看二者的name字段是否相同。

//對platform_device的定義通常在BSP的板文件中實現(xiàn)，在板文件中，將platform_device歸納為一個數(shù)組，最終通過platform_add_devices()函數(shù)統(tǒng)一注冊。

//platform_add_devices()函數(shù)可以將平臺設備添加到系統(tǒng)中，這個函數(shù)的 原型為：

int?platform_add_devices(struct platform_device?**devs,?int?num);

//該函數(shù)的第一個參數(shù)為平臺設備數(shù)組的指針，第二個參數(shù)為平臺設備的數(shù)量，它內部調用了platform_device_register()函 數(shù)用于注冊單個的平臺設備。

1.?platform bus總線先被kenrel注冊。

2.?系統(tǒng)初始化過程中調用platform_add_devices或者platform_device_register，將平臺設備(platform devices)注冊到平臺總線中(platform bus)

3.?平臺驅動(platform driver)與平臺設備(platform device)的關聯(lián)是在platform_driver_register或者driver_register中實現(xiàn)，一般這個函數(shù)在驅動的初始化過程調用。

通過這三步，就將平臺總線，設備，驅動關聯(lián)起來。

二．Platform初始化

系統(tǒng)啟動時初始化時創(chuàng)建了platform_bus總線設備和platform_bus_type總線,platform總線是在內核初始化的時候就注冊進了內核。

內核初始化函數(shù)kernel_init()中調用了do_basic_setup()?，該函數(shù)中調用driver_init()，該函數(shù)中調用platform_bus_init()，我們看看platform_bus_init()函數(shù)：?

int?__init platform_bus_init(void)

{

int?error;

early_platform_cleanup();?//清除platform設備鏈表

//該函數(shù)把設備名為platform 的設備platform_bus注冊到系統(tǒng)中，其他的platform的設備都會以它為parent。它在sysfs中目錄下.即?/sys/devices/platform。

//platform_bus總線也是設備，所以也要進行設備的注冊

//struct device platform_bus?=?{

//.init_name?=?"platform",

//};

error?=?device_register(&platform_bus);//將平臺bus作為一個設備注冊，出現(xiàn)在sys文件系統(tǒng)的device目錄?

if?(error)

return?error;

//接著bus_register(&platform_bus_type)注冊了platform_bus_type總線.

/*

struct bus_type platform_bus_type?=?{

.name?=?“platform”,

.dev_attrs?=?platform_dev_attrs,

.match?=?platform_match,

.uevent?=?platform_uevent,

.pm?=?PLATFORM_PM_OPS_PTR,

};

*/

//默認platform_bus_type中沒有定義probe函數(shù)。

error?=?bus_register(&platform_bus_type);//注冊平臺類型的bus，將出現(xiàn)sys文件系統(tǒng)在bus目錄下，創(chuàng)建一個platform的目錄，以及相關屬性文件

if?(error)

device_unregister(&platform_bus);

return?error;

}

//總線類型match函數(shù)是在設備匹配驅動時調用，uevent函數(shù)在產(chǎn)生事件時調用。

//platform_match函數(shù)在當屬于platform的設備或者驅動注冊到內核時就會調用，完成設備與驅動的匹配工作。

static?int?platform_match(struct device?*dev,?struct device_driver?*drv)

{

struct platform_device?*pdev?=?to_platform_device(dev);

struct platform_driver?*pdrv?=?to_platform_driver(drv);

/*?match against the id table first?*/

if?(pdrv->id_table)

return platform_match_id(pdrv->id_table,?pdev)?!=?NULL;

/*?fall-back?to?driver name match?*/

return?(strcmp(pdev->name,?drv->name)?==?0);//比較設備和驅動的名稱是否一樣

}

static?const?struct platform_device_id?*platform_match_id(struct platform_device_id?*id,struct platform_device?*pdev)

{

while?(id->name[0])?{

if?(strcmp(pdev->name,?id->name)?==?0)?{

pdev->id_entry?=?id;

return id;

}

id++;

}

return?NULL;

}

//不難看出，如果pdrv的id_table數(shù)組中包含了pdev->name，或者drv->name和pdev->name名字相同，都會認為是匹配成功。

//id_table數(shù)組是為了應對那些對應設備和驅動的drv->name和pdev->name名字不同的情況。

//再看看platform_uevent（）函數(shù)：platform_uevent 熱插拔操作函數(shù)

static?int?platform_uevent(struct device?*dev,?struct kobj_uevent_env?*env)

{

struct platform_device?*pdev?=?to_platform_device(dev);

add_uevent_var(env,?"MODALIAS=%s%s",?PLATFORM_MODULE_PREFIX,?(pdev->id_entry)???pdev->id_entry->name?:?pdev->name);

return 0;

}

//添加了MODALIAS環(huán)境變量，我們回顧一下：platform_bus.?parent->kobj->kset->uevent_ops為device_uevent_ops，bus_uevent_ops的定義如下：

static struct kset_uevent_ops device_uevent_ops?=?{

.filter?=?dev_uevent_filter,

.name?=?dev_uevent_name,

.uevent?=?dev_uevent,

};

//當調用device_add()時會調用kobject_uevent(&dev->kobj,?KOBJ_ADD)產(chǎn)生一個事件，這個函數(shù)中會調用相應的kset_uevent_ops的uevent函數(shù)，

三．Platform設備的注冊

我們在設備模型的分析中知道了把設備添加到系統(tǒng)要調用device_initialize()和platform_device_add(pdev)函數(shù)。

Platform設備的注冊分兩種方式：

1.對于platform設備的初注冊，內核源碼提供了platform_device_add()函數(shù)，輸入?yún)?shù)platform_device可以是靜態(tài)的全局設備，它是進行一系列的操作后調用device_add()將設備注冊到相應的總線（platform總線）上，

內核代碼中platform設備的其他注冊函數(shù)都是基于這個函數(shù)，如platform_device_register()、platform_device_register_simple()、platform_device_register_data()等。

2.另外一種機制就是動態(tài)申請platform_device_alloc()一個platform_device設備，然后通過platform_device_add_resources及platform_device_add_data等添加相關資源和屬性。

無論哪一種platform_device，最終都將通過platform_device_add這冊到platform總線上。

區(qū)別在于第二步：其實platform_device_add()包括device_add()，不過要先注冊resources，然后將設備掛接到特定的platform總線。

3.第一種平臺設備注冊方式

//platform_device是靜態(tài)的全局設備，即platform_device結構的成員已經(jīng)初始化完成

//直接將平臺設備注冊到platform總線上

/*platform_device_register和device_register的區(qū)別:

(1).主要是有沒有resource的區(qū)別，前者的結構體包含后面，并且增加了struct resource結構體成員，后者沒有。

platform_device_register在device_register的基礎上增加了struct resource部分的注冊。

由此?？梢钥闯?，platform_device---paltform_driver_register機制與device-driver的主要區(qū)別就在于resource。

前者適合于具有獨立資源設備的描述，后者則不是。

(2).其實linux的各種其他驅動機制的基礎都是device_driver。只不過是增加了部分功能，適合于不同的應用場合.

*/

int?platform_device_register(struct platform_device?*pdev)

{

device_initialize(&pdev->dev);//初始化platform_device內嵌的device

return platform_device_add(pdev);//把它注冊到platform_bus_type上

}

int?platform_device_add(struct platform_device?*pdev)

{

int?i,?ret?=?0;

if?(!pdev)

return?-EINVAL;

if?(!pdev->dev.parent)

pdev->dev.parent?=?&platform_bus;//設置父節(jié)點，即platform_bus作為總線設備的父節(jié)點，其余的platform設備都是它的子設備

//platform_bus是一個設備，platform_bus_type才是真正的總線????

pdev->dev.bus?=?&platform_bus_type;//設置platform總線,指定bus類型為platform_bus_type?

//設置pdev->dev內嵌的kobj的name字段,將platform下的名字傳到內部device，最終會傳到kobj?

if?(pdev->id?!=?-1)

dev_set_name(&pdev->dev,?"%s.%d",?pdev->name,?pdev->id);

else

dev_set_name(&pdev->dev,?"%s",?pdev->name);

//初始化資源并將資源分配給它，每個資源的它的parent不存在則根據(jù)flags域設置parent，flags為IORESOURCE_MEM，

//則所表示的資源為I/O映射內存，flags為IORESOURCE_IO，則所表示的資源為I/O端口。

for?(i?=?0;?i?num_resources;?i++)?{

struct resource?*p,?*r?=?&pdev->resource[i];

if?(r->name?==?NULL)//資源名稱為NULL則把設備名稱設置給它

r->name?=?dev_name(&pdev->dev);

p?=?r->parent;//取得資源的父節(jié)點，資源在內核中也是層次安排的

if?(!p)?{

if?(resource_type(r)?==?IORESOURCE_MEM)?//如果父節(jié)點為NULL，并且資源類型為IORESOURCE_MEM，則把父節(jié)點設置為iomem_resource?

p?=?&iomem_resource;

else?if?(resource_type(r)?==?IORESOURCE_IO)//否則如果類型為IORESOURCE_IO，則把父節(jié)點設置為ioport_resource

p?=?&ioport_resource;

}

//從父節(jié)點申請資源，也就是出現(xiàn)在父節(jié)點目錄層次下?

if?(p?&&?insert_resource(p,?r))?{

printk(KERN_ERR?"%s: failed to claim resource %d\n",dev_name(&pdev->dev),?i);ret?=?-EBUSY;

goto failed;

}

}

pr_debug("Registering platform device '%s'. Parent at %s\n",dev_name(&pdev->dev),?dev_name(pdev->dev.parent));

//device_creat()?創(chuàng)建一個設備并注冊到內核驅動架構...

//device_add()?注冊一個設備到內核，少了一個創(chuàng)建設備..

ret?=?device_add(&pdev->dev);//就在這里把設備注冊到總線設備上,標準設備注冊，即在sys文件系統(tǒng)中添加目錄和各種屬性文件

if?(ret?==?0)

return ret;

failed:

while?(--i?>=?0)?{

struct resource?*r?=?&pdev->resource[i];

unsigned long type?=?resource_type(r);

if?(type?==?IORESOURCE_MEM?||?type?==?IORESOURCE_IO)

release_resource(r);

}

return ret;

}

4.第二種平臺設備注冊方式

//先分配一個platform_device結構，對其進行資源等的初始化

//之后再對其進行注冊，再調用platform_device_register()函數(shù)

struct platform_device?*?platform_device_alloc(const?char?*name,?int?id)

{

struct platform_object?*pa;

/*

struct platform_object?{

struct platform_device pdev;

char name[1];

};

*/

pa?=?kzalloc(sizeof(struct platform_object)?+?strlen(name),?GFP_KERNEL);//該函數(shù)首先為platform設備分配內存空間

if?(pa)?{

strcpy(pa->name,?name);

pa->pdev.name?=?pa->name;//初始化platform_device設備的名稱

pa->pdev.id?=?id;//初始化platform_device設備的id

device_initialize(&pa->pdev.dev);//初始化platform_device內嵌的device

pa->pdev.dev.release?=?platform_device_release;

}

return pa???&pa->pdev?:?NULL;

}

//一個更好的方法是，通過下面的函數(shù)platform_device_register_simple()動態(tài)創(chuàng)建一個設備，并把這個設備注冊到系統(tǒng)中：

struct platform_device?*platform_device_register_simple(const?char?*name,int?id,struct resource?*res,unsigned?int?num)

{

struct platform_device?*pdev;

int?retval;

pdev?=?platform_device_alloc(name,?id);

if?(!pdev)?{

retval?=?-ENOMEM;

goto?error;

}

if?(num)?{

retval?=?platform_device_add_resources(pdev,?res,?num);

if?(retval)

goto?error;

}

retval?=?platform_device_add(pdev);

if?(retval)

goto?error;

return pdev;

error:

platform_device_put(pdev);

return ERR_PTR(retval);

}

//該函數(shù)就是調用了platform_device_alloc()和platform_device_add()函數(shù)來創(chuàng)建的注冊platform device，函數(shù)也根據(jù)res參數(shù)分配資源，看看platform_device_add_resources()函數(shù)：

int?platform_device_add_resources(struct platform_device?*pdev,struct resource?*res,?unsigned?int?num)

{

struct resource?*r;

r?=?kmalloc(sizeof(struct resource)?*?num,?GFP_KERNEL);//為資源分配內存空間

if?(r)?{

memcpy(r,?res,?sizeof(struct resource)?*?num);

pdev->resource?=?r;?//并拷貝參數(shù)res中的內容，鏈接到device并設置其num_resources

pdev->?num_resources?=?num;

}

return r???0?:?-ENOMEM;

}

四．Platform設備驅動的注冊

我們在設備驅動模型的分析中已經(jīng)知道驅動在注冊要調用driver_register()，

platform driver的注冊函數(shù)platform_driver_register()同樣也是進行其它的一些初始化后調用driver_register()將驅動注冊到platform_bus_type總線上.

int?platform_driver_register(struct platform_driver?*drv)

{

drv->driver.bus?=?&platform_bus_type;//它將要注冊到的總線

/*設置成platform_bus_type這個很重要，因為driver和device是通過bus聯(lián)系在一起的，

具體在本例中是通過 platform_bus_type中注冊的回調例程和屬性來是實現(xiàn)的,

driver與device的匹配就是通過 platform_bus_type注冊的回調例程platform_match?()來完成的。

*/

if?(drv->probe)

drv->?driver.probe?=?platform_drv_probe;

if?(drv->remove)

drv->driver.remove?=?platform_drv_remove;

if?(drv->shutdown)

drv->driver.shutdown?=?platform_drv_shutdown;

return driver_register(&drv->driver);//注冊驅動

}

//然后設定了platform_driver內嵌的driver的probe、remove、shutdown函數(shù)。

static?int?platform_drv_probe(struct device?*_dev)

{

struct platform_driver?*drv?=?to_platform_driver(_dev->driver);

struct platform_device?*dev?=?to_platform_device(_dev);

return drv->probe(dev);//調用platform_driver的probe()函數(shù)，這個函數(shù)一般由用戶自己實現(xiàn)

//例如下邊結構，回調的是serial8250_probe()函數(shù)

/*

static struct platform_driver serial8250_isa_driver?=?{

.probe????????=?serial8250_probe,

.remove????????=?__devexit_p(serial8250_remove),

.suspend????=?serial8250_suspend,

.resume????????=?serial8250_resume,

.driver????????=?{

.name????=?"serial8250",

.owner????=?THIS_MODULE,

},

};

*/

}

static?int?platform_drv_remove(struct device?*_dev)

{

struct platform_driver?*drv?=?to_platform_driver(_dev->driver);

struct platform_device?*dev?=?to_platform_device(_dev);

return drv->remove(dev);

}

static void platform_drv_shutdown(struct device?*_dev)

{

struct platform_driver?*drv?=?to_platform_driver(_dev->driver);

struct platform_device?*dev?=?to_platform_device(_dev);

drv->shutdown(dev);

}

//總結：

1.從這三個函數(shù)的代碼可以看到，又找到了相應的platform_driver和platform_device，然后調用platform_driver的probe、remove、shutdown函數(shù)。這是一種高明的做法：

在不針對某個驅動具體的probe、remove、shutdown指向的函數(shù)，而通過上三個過度函數(shù)來找到platform_driver，然后調用probe、remove、shutdown接口。

如果設備和驅動都注冊了，就可以通過bus?->match、bus->probe或driver->probe進行設備驅動匹配了。

2.驅動注冊的時候platform_driver_register()->driver_register()->bus_add_driver()->driver_attach()->bus_for_each_dev()，

對每個掛在虛擬的platform bus的設備作__driver_attach()->driver_probe_device()->drv->bus->match()==platform_match()->比較strncmp(pdev->name,?drv->name,?BUS_ID_SIZE)，

如果相符就調用platform_drv_probe()->driver->probe()，如果probe成功則綁定該設備到該驅動。

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