Linux平臺(tái)設(shè)備框架驅(qū)動(dòng)

Linux平臺(tái)設(shè)備框架驅(qū)動(dòng)

? 平臺(tái)設(shè)備框架(platform)是將一個(gè)驅(qū)動(dòng)分為設(shè)備層和驅(qū)動(dòng)層兩個(gè)部分，通過(guò)總線(xiàn)模型將設(shè)備和驅(qū)動(dòng)進(jìn)行綁定。在系統(tǒng)中每注冊(cè)一個(gè)設(shè)備，都會(huì)與之匹配一個(gè)驅(qū)動(dòng)，同樣的，每注冊(cè)一個(gè)驅(qū)動(dòng)也會(huì)與之匹配一個(gè)設(shè)備。
通常 Linux 設(shè)備和驅(qū)動(dòng)通常都需要掛接在一種總線(xiàn)上，對(duì)于本身依附于 PCI、 USB、 I2 C、 SPI 等的設(shè)備而言，這自然不是問(wèn)題，但是在嵌入式系統(tǒng)里面， SOC 系統(tǒng)中集成的獨(dú)立的外設(shè)控制器、掛接在 SOC 內(nèi)存空間的外設(shè)等卻不依附于此類(lèi)總線(xiàn)。
基于總線(xiàn)框架的模型結(jié)構(gòu)，Linux下就衍生了平臺(tái)設(shè)備框架模型(platform)，平臺(tái)設(shè)備總線(xiàn)是一種虛擬總線(xiàn)，稱(chēng)為platform總線(xiàn)。對(duì)應(yīng)的設(shè)備層稱(chēng)為platform_device；驅(qū)動(dòng)層稱(chēng)為platform_driver。設(shè)備層和驅(qū)動(dòng)層通過(guò)平臺(tái)設(shè)備總線(xiàn)進(jìn)行匹配管理。

1.平臺(tái)設(shè)備框架特性

平臺(tái)模型采用了分層結(jié)構(gòu)，把一個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序分成了兩個(gè)部分：
平臺(tái)設(shè)備（ platform_device）和平臺(tái)驅(qū)動(dòng)（ platform_driver）。
平臺(tái)設(shè)備將設(shè)備本身的資源注冊(cè)進(jìn)內(nèi)核，可以由內(nèi)核統(tǒng)一管理。
將硬件資源和驅(qū)動(dòng)接口分離，編譯代碼的維護(hù)與移植。

2.平臺(tái)設(shè)備總線(xiàn)相關(guān)接口函數(shù)

2.1 設(shè)備層接口函數(shù)

??每個(gè)設(shè)備的系統(tǒng)通過(guò)設(shè)備結(jié)構(gòu)體struct platform_device保存。結(jié)構(gòu)體原型在 include/linux/platform_devcie.h 中定義。

struct platform_device {
	const char	* name; //設(shè)備名字，驅(qū)動(dòng)層和設(shè)備層匹配標(biāo)志
	int		id;//通常填-1
	struct device	dev;//設(shè)備結(jié)構(gòu)體信息
	u32		num_resources;//資源個(gè)數(shù)
	struct resource	* resource;//資源內(nèi)容
	const struct platform_device_id	*id_entry;
	/* MFD cell pointer */
	struct mfd_cell *mfd_cell;
	/* arch specific additions */
	struct pdev_archdata	archdata;
};

• struct device dev結(jié)構(gòu)信息

struct device dev 結(jié)構(gòu)體是用來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備模型的。這個(gè)結(jié)構(gòu)體中成員比較多，結(jié)構(gòu)體原型在 include/linux/devcie.h 中定義。我們常關(guān)心的是其中的兩個(gè)成員：
平臺(tái)數(shù)據(jù)指針： void *platform_data;
資源釋放函數(shù)： void (*release)(struct device *dev);
平臺(tái)數(shù)據(jù)指針platform_data是一個(gè)void *類(lèi)型指針，可以向驅(qū)動(dòng)層傳遞任意數(shù)據(jù)，release資源釋放函數(shù)接口在設(shè)備層一定要自己實(shí)現(xiàn)，否則在設(shè)備層釋放資源時(shí)會(huì)報(bào)錯(cuò)。
以下列舉其中幾個(gè)成員結(jié)構(gòu)：

struct device {
	const char *init_name; /*邏輯設(shè)備的名字*/
	struct device_type *type; /* 設(shè)備類(lèi)型 */
	struct bus_type *bus; /* 設(shè)備所屬的總線(xiàn)類(lèi)型 */
	struct device_driver *driver;/* 指向開(kāi)辟 struct device 結(jié)構(gòu) driver 指針*/
	void		*platform_data;	/* 平臺(tái)設(shè)備指針 */
	dev_t devt;  /* 存放設(shè)備號(hào) dev_t,creates the sysfs"dev" */
	struct class *class;  /* 設(shè)備所屬類(lèi)*/
	void	(*release)(struct device *dev);/*設(shè)備資源釋放函數(shù)*/
};

• struct resource * resource結(jié)構(gòu)信息
  
  ??struct resource * resource 結(jié)構(gòu)體是用來(lái)保存設(shè)備資源內(nèi)容信息。該結(jié)構(gòu)體定義位置： include/linux/ioport.h

struct resource {
	resource_size_t start; //資源起始地址
	resource_size_t end; //資源結(jié)構(gòu)地址
	const char *name;//資源名字
	unsigned long flags;//資源類(lèi)型
	struct resource *parent, *sibling, *child;
};

• 設(shè)備層注冊(cè)函數(shù)

int platform_device_register(struct platform_device *pdev)
函數(shù)功能： 注冊(cè)平臺(tái)設(shè)備；
形參： pdev --設(shè)備結(jié)構(gòu)體；
返回值： 成功返回0，失敗返回其它值；

• 設(shè)備層注銷(xiāo)函數(shù)

void platform_device_unregister(struct platform_device *pdev)
函數(shù)功能： 注冊(cè)平臺(tái)設(shè)備；
形參： pdev --設(shè)備結(jié)構(gòu)體；

• 向內(nèi)核添加多個(gè)設(shè)備

int platform_add_devices(struct platform_device **devs, int num)
函數(shù)功能： 向內(nèi)核注冊(cè)多個(gè)設(shè)備；
形參： pdev --設(shè)備結(jié)構(gòu)體；
???num – 注冊(cè)的設(shè)備個(gè)數(shù)
返回值： 成功返回0，失敗返回其它值；

2.2 驅(qū)動(dòng)層接口函數(shù)

驅(qū)動(dòng)層通過(guò)struct platform_driver 結(jié)構(gòu)體保存相關(guān)信息，結(jié)構(gòu)體定義位置： include/linux/devcie.h
在該結(jié)構(gòu)體中必須要實(shí)現(xiàn)接口函數(shù)：

資源匹配函數(shù)：int (*probe)(struct platform_device *)
資源釋放函數(shù)：int (*remove)(struct platform_device *);
驅(qū)動(dòng)資源結(jié)構(gòu)體：struct device_driver driver;
一個(gè)驅(qū)動(dòng)層可匹配多個(gè)設(shè)備層，若想同時(shí)匹配多個(gè)設(shè)備層，則通過(guò)id_table 指針完成匹配。

struct platform_driver {
	int (*probe)(struct platform_device *);//資源匹配函數(shù)
	int (*remove)(struct platform_device *);//資源釋放函數(shù)
	void (*shutdown)(struct platform_device *);
	int (*suspend)(struct platform_device *, pm_message_t state);
	int (*resume)(struct platform_device *);
	struct device_driver driver;//驅(qū)動(dòng)資源結(jié)構(gòu)體
	const struct platform_device_id *id_table;//匹配多多設(shè)備時(shí)需要填寫(xiě)
};

• struct device_driver driver 結(jié)構(gòu)信息

??struct device_driver driver 結(jié)構(gòu)體中有個(gè)成員name必須要填寫(xiě)，當(dāng)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)id_table指針時(shí)，設(shè)備層和驅(qū)動(dòng)層就是通過(guò)該成員完成資源匹配。

struct device_driver {
	const char		*name; //資源匹配參數(shù)
	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;

	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;
};

• const struct platform_device_id *id_table 結(jié)構(gòu)信息

??該結(jié)構(gòu)也是用于匹配設(shè)備資源，一個(gè)驅(qū)動(dòng)層可以同時(shí)匹配多個(gè)設(shè)備層。

struct platform_device_id {
	char name[PLATFORM_NAME_SIZE]; //資源匹配參數(shù)
	kernel_ulong_t driver_data
			__attribute__((aligned(sizeof(kernel_ulong_t)))); //匹配設(shè)備層的 void *platform_data數(shù)據(jù)
};

• 驅(qū)動(dòng)層注冊(cè)和注銷(xiāo)函數(shù)

//驅(qū)動(dòng)注冊(cè)函數(shù)
int platform_driver_register(struct platform_driver *drv)
//驅(qū)動(dòng)注銷(xiāo)函數(shù)
void platform_driver_unregister(struct platform_driver *drv)

3.平臺(tái)設(shè)備框架應(yīng)用示例

3.1 設(shè)備層注冊(cè)示例

設(shè)備層注冊(cè)步驟：

填充struct device結(jié)構(gòu)體，填寫(xiě)設(shè)備資源信息struct resource * resource；
調(diào)用設(shè)備層注冊(cè)函數(shù)platform_device_register()；
注銷(xiāo)時(shí)調(diào)用注銷(xiāo)函數(shù)platform_device_unregister；

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#include 
#include 
#include 

static void platform_release(struct device *dev)
{
	printk("資源釋放完成n");
}
static struct resource	resource[]=
{
	[0]={
			.start=EXYNOS4X12_GPM4(0),
			.end=EXYNOS4X12_GPM4(0),
			.name="led1",
			.flags=IORESOURCE_MEM
		},
	[1]={
			.start=EXYNOS4X12_GPM4(1),
			.end=EXYNOS4X12_GPM4(1),
			.name="led2",
			.flags=IORESOURCE_MEM
		},		
		
};

struct platform_device pdev=
{
	.name="led_dev",
	.id=-1,
	.dev=
	{
		.release=platform_release,//資源釋放函數(shù)
	},
	.num_resources=sizeof(resource)/sizeof(resource[0]),
	.resource=resource,	
};

static int __init wbyq_platform_dev_init(void)
{
	platform_device_register(&pdev);
    return 0;
}
/*驅(qū)動(dòng)釋放*/
static void __exit wbyq_platform_dev_cleanup(void)
{
	/*注銷(xiāo)設(shè)備層*/
	platform_device_unregister(&pdev);

}
module_init(wbyq_platform_dev_init);//驅(qū)動(dòng)入口函數(shù)
module_exit(wbyq_platform_dev_cleanup);//驅(qū)動(dòng)出口函數(shù)

MODULE_LICENSE("GPL");//驅(qū)動(dòng)注冊(cè)協(xié)議
MODULE_AUTHOR("it_ashui");
MODULE_DESCRIPTION("Exynos4 platform_dev Driver");

3.2 驅(qū)動(dòng)層注冊(cè)示例

驅(qū)動(dòng)層注冊(cè)步驟：

填充 struct platform_driver結(jié)構(gòu)體，實(shí)現(xiàn)資源匹配函數(shù)和資源釋放函數(shù)；
調(diào)用設(shè)備層注冊(cè)函數(shù)platform_driver_register()；
注銷(xiāo)時(shí)調(diào)用注銷(xiāo)函數(shù)platform_driver_unregister；

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#include 
#include 
#include 

static int platform_probe(struct platform_device *dev)
{
	printk("資源匹配成功n");
	printk("資源個(gè)數(shù):%dn",dev->num_resources);
	struct resource * resource=platform_get_resource(dev,IORESOURCE_MEM,0);
	if(resource)
	{
		printk("資源名:%ststart=%xtend=%xn",resource->name,resource->start,resource->end);
	}
	return 0;
	
}
static int platform_remove(struct platform_device *dev)
{
	printk("資源釋放成功n");
	return 0;
}
static struct platform_device_id id_table[]=
{
	[0]=
	{
		.name="led_dev"
	},
	[1]=
	{
		.name="tiny4412_dev"
	},
	
};
static struct platform_driver drv=
{
	.probe=platform_probe,
	.remove=platform_remove,
	.driver=
	{
		.name="platform_drv",
	},
	.id_table=id_table,
};
static int __init wbyq_platform_drv_init(void)
{
	platform_driver_register(&drv);
	printk("驅(qū)動(dòng)層平臺(tái)設(shè)備注冊(cè)成功n");
    return 0;
}
/*驅(qū)動(dòng)釋放*/
static void __exit wbyq_platform_drv_cleanup(void)
{
	/*注銷(xiāo)設(shè)備層*/
	platform_driver_unregister(&drv);
	printk("驅(qū)動(dòng)層平臺(tái)設(shè)備注銷(xiāo)成功n");

}
module_init(wbyq_platform_drv_init);//驅(qū)動(dòng)入口函數(shù)
module_exit(wbyq_platform_drv_cleanup);//驅(qū)動(dòng)出口函數(shù)

MODULE_LICENSE("GPL");//驅(qū)動(dòng)注冊(cè)協(xié)議
MODULE_AUTHOR("it_ashui");
MODULE_DESCRIPTION("Exynos4 platform_drv Driver");

3.3 Makefile文件

KER_ADD=/home/wbyq/src_pack/linux-3.5
all:
	make -C $(KER_ADD) M=`pwd` modules
	#arm-linux-gcc main.c -o app 
	cp ./*.ko  /home/wbyq/src_pack/rootfs/code 
	make -C $(KER_ADD) M=`pwd` modules clean
	rm app -f
obj-m +=platform_drv.o platform_dev.o platform_dev2.o

4 運(yùn)行效效果