linux Platform設(shè)備驅(qū)動(dòng)

PlatForm設(shè)備驅(qū)動(dòng)：

一、platform總線、設(shè)備與驅(qū)動(dòng)

1.一個(gè)現(xiàn)實(shí)的Linux設(shè)備和驅(qū)動(dòng)通常都需要掛接在一種總線上，對(duì)于本身依附于PCI、USB、I2C、SPI等的設(shè)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(dú)立的外設(shè)控制器、掛接在SoC內(nèi)存空間的外設(shè)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(yīng)的設(shè)備稱為platform_device，而驅(qū)動(dòng)成為 platform_driver。

2.注意，所謂的platform_device并不是與字符設(shè)備、塊設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(nèi)部集成的I2C、RTC、SPI、LCD、看門狗等控制器都?xì)w納為platform_device，而它們本身就是字符設(shè)備。

3.基于Platform總線的驅(qū)動(dòng)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(cè)各種platform devices

（4）定義相關(guān)platform driver

（5）注冊(cè)相關(guān)platform driver

（6）操作相關(guān)設(shè)備

4.平臺(tái)相關(guān)結(jié)構(gòu)

//platform_device結(jié)構(gòu)體

struct platform_device?{

const?char?*?name;/*?設(shè)備名?*/

u32 id;//設(shè)備id，用于給插入給該總線并且具有相同name的設(shè)備編號(hào)，如果只有一個(gè)設(shè)備的話填-1。

struct device dev;//結(jié)構(gòu)體中內(nèi)嵌的device結(jié)構(gòu)體。

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

struct resource?*?resource;/*?//定義平臺(tái)設(shè)備的資源*/

};

//平臺(tái)資源結(jié)構(gòu)

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(jié)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(shè)備的驅(qū)動(dòng)：platform_driver這個(gè)結(jié)構(gòu)體中包含probe()、remove()、shutdown()、suspend()、?resume()函數(shù)，通常也需要由驅(qū)動(dòng)實(shí)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(gè)bus_type的實(shí)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(diǎn)關(guān)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(duì)platform_device的定義通常在BSP的板文件中實(shí)現(xiàn)，在板文件中，將platform_device歸納為一個(gè)數(shù)組，最終通過platform_add_devices()函數(shù)統(tǒng)一注冊(cè)。

//platform_add_devices()函數(shù)可以將平臺(tái)設(shè)備添加到系統(tǒng)中，這個(gè)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(gè)參數(shù)為平臺(tái)設(shè)備數(shù)組的指針，第二個(gè)參數(shù)為平臺(tái)設(shè)備的數(shù)量，它內(nèi)部調(diào)用了platform_device_register()函 數(shù)用于注冊(cè)單個(gè)的平臺(tái)設(shè)備。

1.?platform bus總線先被kenrel注冊(cè)。

2.?系統(tǒng)初始化過程中調(diào)用platform_add_devices或者platform_device_register，將平臺(tái)設(shè)備(platform devices)注冊(cè)到平臺(tái)總線中(platform bus)

3.?平臺(tái)驅(qū)動(dòng)(platform driver)與平臺(tái)設(shè)備(platform device)的關(guān)聯(lián)是在platform_driver_register或者driver_register中實(shí)現(xiàn)，一般這個(gè)函數(shù)在驅(qū)動(dòng)的初始化過程調(diào)用。

通過這三步，就將平臺(tái)總線，設(shè)備，驅(qū)動(dòng)關(guān)聯(lián)起來(lái)。

二．Platform初始化

系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)初始化時(shí)創(chuàng)建了platform_bus總線設(shè)備和platform_bus_type總線,platform總線是在內(nèi)核初始化的時(shí)候就注冊(cè)進(jìn)了內(nèi)核。

內(nèi)核初始化函數(shù)kernel_init()中調(diào)用了do_basic_setup()?，該函數(shù)中調(diào)用driver_init()，該函數(shù)中調(diào)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(shè)備鏈表

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

//platform_bus總線也是設(shè)備，所以也要進(jìn)行設(shè)備的注冊(cè)

//struct device platform_bus?=?{

//.init_name?=?"platform",

//};

error?=?device_register(&platform_bus);//將平臺(tái)bus作為一個(gè)設(shè)備注冊(cè)，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(cè)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(rèn)platform_bus_type中沒有定義probe函數(shù)。

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

if?(error)

device_unregister(&platform_bus);

return?error;

}

//總線類型match函數(shù)是在設(shè)備匹配驅(qū)動(dòng)時(shí)調(diào)用，uevent函數(shù)在產(chǎn)生事件時(shí)調(diào)用。

//platform_match函數(shù)在當(dāng)屬于platform的設(shè)備或者驅(qū)動(dòng)注冊(cè)到內(nèi)核時(shí)就會(huì)調(diào)用，完成設(shè)備與驅(qū)動(dòng)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(shè)備和驅(qū)動(dòng)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(huì)認(rèn)為是匹配成功。

//id_table數(shù)組是為了應(yīng)對(duì)那些對(duì)應(yīng)設(shè)備和驅(qū)動(dòng)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(dāng)調(diào)用device_add()時(shí)會(huì)調(diào)用kobject_uevent(&dev->kobj,?KOBJ_ADD)產(chǎn)生一個(gè)事件，這個(gè)函數(shù)中會(huì)調(diào)用相應(yīng)的kset_uevent_ops的uevent函數(shù)，

三．Platform設(shè)備的注冊(cè)

我們?cè)谠O(shè)備模型的分析中知道了把設(shè)備添加到系統(tǒng)要調(diào)用device_initialize()和platform_device_add(pdev)函數(shù)。

Platform設(shè)備的注冊(cè)分兩種方式：

1.對(duì)于platform設(shè)備的初注冊(cè)，內(nèi)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(shè)備，它是進(jìn)行一系列的操作后調(diào)用device_add()將設(shè)備注冊(cè)到相應(yīng)的總線（platform總線）上，

內(nèi)核代碼中platform設(shè)備的其他注冊(cè)函數(shù)都是基于這個(gè)函數(shù)，如platform_device_register()、platform_device_register_simple()、platform_device_register_data()等。

2.另外一種機(jī)制就是動(dòng)態(tài)申請(qǐng)platform_device_alloc()一個(gè)platform_device設(shè)備，然后通過platform_device_add_resources及platform_device_add_data等添加相關(guān)資源和屬性。

無(wú)論哪一種platform_device，最終都將通過platform_device_add這冊(cè)到platform總線上。

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

3.第一種平臺(tái)設(shè)備注冊(cè)方式

//platform_device是靜態(tài)的全局設(shè)備，即platform_device結(jié)構(gòu)的成員已經(jīng)初始化完成

//直接將平臺(tái)設(shè)備注冊(cè)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(jié)構(gòu)體包含后面，并且增加了struct resource結(jié)構(gòu)體成員，后者沒有。

platform_device_register在device_register的基礎(chǔ)上增加了struct resource部分的注冊(cè)。

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

前者適合于具有獨(dú)立資源設(shè)備的描述，后者則不是。

(2).其實(shí)linux的各種其他驅(qū)動(dòng)機(jī)制的基礎(chǔ)都是device_driver。只不過是增加了部分功能，適合于不同的應(yīng)用場(chǎng)合.

*/

int?platform_device_register(struct platform_device?*pdev)

{

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

return platform_device_add(pdev);//把它注冊(cè)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(shè)置父節(jié)點(diǎn)，即platform_bus作為總線設(shè)備的父節(jié)點(diǎn)，其余的platform設(shè)備都是它的子設(shè)備

//platform_bus是一個(gè)設(shè)備，platform_bus_type才是真正的總線????

pdev->dev.bus?=?&platform_bus_type;//設(shè)置platform總線,指定bus類型為platform_bus_type?

//設(shè)置pdev->dev內(nèi)嵌的kobj的name字段,將platform下的名字傳到內(nèi)部device，最終會(huì)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(gè)資源的它的parent不存在則根據(jù)flags域設(shè)置parent，flags為IORESOURCE_MEM，

//則所表示的資源為I/O映射內(nèi)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(shè)備名稱設(shè)置給它

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

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

if?(!p)?{

if?(resource_type(r)?==?IORESOURCE_MEM)?//如果父節(jié)點(diǎn)為NULL，并且資源類型為IORESOURCE_MEM，則把父節(jié)點(diǎn)設(shè)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(diǎn)設(shè)置為ioport_resource

p?=?&ioport_resource;

}

//從父節(jié)點(diǎn)申請(qǐng)資源，也就是出現(xiàn)在父節(jié)點(diǎn)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(gè)設(shè)備并注冊(cè)到內(nèi)核驅(qū)動(dòng)架構(gòu)...

//device_add()?注冊(cè)一個(gè)設(shè)備到內(nèi)核，少了一個(gè)創(chuàng)建設(shè)備..

ret?=?device_add(&pdev->dev);//就在這里把設(shè)備注冊(cè)到總線設(shè)備上,標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備注冊(cè)，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(tái)設(shè)備注冊(cè)方式

//先分配一個(gè)platform_device結(jié)構(gòu)，對(duì)其進(jìn)行資源等的初始化

//之后再對(duì)其進(jìn)行注冊(cè)，再調(diào)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(shè)備分配內(nèi)存空間

if?(pa)?{

strcpy(pa->name,?name);

pa->pdev.name?=?pa->name;//初始化platform_device設(shè)備的名稱

pa->pdev.id?=?id;//初始化platform_device設(shè)備的id

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

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

}

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

}

//一個(gè)更好的方法是，通過下面的函數(shù)platform_device_register_simple()動(dòng)態(tài)創(chuàng)建一個(gè)設(shè)備，并把這個(gè)設(shè)備注冊(cè)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(diào)用了platform_device_alloc()和platform_device_add()函數(shù)來(lái)創(chuàng)建的注冊(cè)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(nèi)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(nèi)容，鏈接到device并設(shè)置其num_resources

pdev->?num_resources?=?num;

}

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

}

四．Platform設(shè)備驅(qū)動(dòng)的注冊(cè)

我們?cè)谠O(shè)備驅(qū)動(dòng)模型的分析中已經(jīng)知道驅(qū)動(dòng)在注冊(cè)要調(diào)用driver_register()，

platform driver的注冊(cè)函數(shù)platform_driver_register()同樣也是進(jìn)行其它的一些初始化后調(diào)用driver_register()將驅(qū)動(dòng)注冊(cè)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(cè)到的總線

/*設(shè)置成platform_bus_type這個(gè)很重要，因?yàn)閐river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(cè)的回調(diào)例程和屬性來(lái)是實(shí)現(xiàn)的,

driver與device的匹配就是通過 platform_bus_type注冊(cè)的回調(diào)例程platform_match?()來(lái)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(cè)驅(qū)動(dòng)

}

//然后設(shè)定了platform_driver內(nèi)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(diào)用platform_driver的probe()函數(shù)，這個(gè)函數(shù)一般由用戶自己實(shí)現(xiàn)

//例如下邊結(jié)構(gòu)，回調(diào)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(jié)：

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

在不針對(duì)某個(gè)驅(qū)動(dòng)具體的probe、remove、shutdown指向的函數(shù)，而通過上三個(gè)過度函數(shù)來(lái)找到platform_driver，然后調(diào)用probe、remove、shutdown接口。

如果設(shè)備和驅(qū)動(dòng)都注冊(cè)了，就可以通過bus?->match、bus->probe或driver->probe進(jìn)行設(shè)備驅(qū)動(dòng)匹配了。

2.驅(qū)動(dòng)注冊(cè)的時(shí)候platform_driver_register()->driver_register()->bus_add_driver()->driver_attach()->bus_for_each_dev()，

對(duì)每個(gè)掛在虛擬的platform bus的設(shè)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(diào)用platform_drv_probe()->driver->probe()，如果probe成功則綁定該設(shè)備到該驅(qū)動(dòng)。

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