Linux Platform devices 平台设备驱动

2021-12-28 01:07:45

设备总线驱动模型：http://blog.csdn.net/lizuobin2/article/details/51570196

本文主要参考：http://www.wowotech.net/device_model/platform_device.html

platform平台设备驱动是基于设备总线驱动模型的，它只不过是将 device 进一步封装成为 platform_device，将 device_driver 进一步封装成为 platform_device_driver,前面已经分析过设备总线驱动模型，关于device 与 device_driver 的注册过程以及它们在sysfs文件系统中的层次关系就不在分析，本文重点分析platform平台设备驱动与设备总线驱动模型相比较新增添的那些东西。

Linux Platform devices 平台设备驱动

在Linux设备模型的抽象中，存在着一类称作“Platform Device”的设备，内核是这样描述它们的（Documentation/driver-model/platform.txt）：

Platform devices are devices that typically appear as autonomous entities in the system. This includes legacy port-based devices and host bridges to peripheral buses, and most controllers integrated into system-on-chip platforms.  What they usually have
in common is direct addressing from a CPU bus.  Rarely, a platform_device will be connected through a segment of some other kind of bus; but its registers will still be directly addressable.

概括来说，Platform设备包括：基于端口的设备（已不推荐使用，保留下来只为兼容旧设备，legacy）；连接物理总线的桥设备；集成在SOC平台上面的控制器；连接在其它bus上的设备（很少见）。等等。

    这些设备有一个基本的特征：可以通过CPU bus直接寻址（例如在嵌入式系统常见的“寄存器”）。因此，由于这个共性，内核在设备模型的基础上（device和device_driver），对这些设备进行了更进一步的封装，抽象出paltform bus、platform device和platform driver，以便驱动开发人员可以方便的开发这类设备的驱动。

    可以说，paltform设备对Linux驱动工程师是非常重要的，因为我们编写的大多数设备驱动，都是为了驱动plaftom设备。

platform_bus_type

    我们知道，在设备总线驱动模型的中，BUS像一个月老一样，通过它的match函数，将注册到bus中的device与driver进行配对，那么每一个不同的bus 都有自己的match函数，我们来看看platform_bus_type.

[cpp] view
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  1. struct bus_type platform_bus_type = {
  2. .name       = "platform",
  3. .dev_attrs  = platform_dev_attrs,
  4. .match      = platform_match,
  5. .uevent     = platform_uevent,
  6. .pm     = &platform_dev_pm_ops,
  7. };
[cpp] view
plain copy
  1. static int platform_match(struct device *dev, struct device_driver *drv)
  2. {
  3. struct platform_device *pdev = to_platform_device(dev);
  4. struct platform_driver *pdrv = to_platform_driver(drv);
  5. /* match against the id table first */
  6. if (pdrv->id_table)
  7. return platform_match_id(pdrv->id_table, pdev) != NULL;
  8. /* fall-back to driver name match */
  9. return (strcmp(pdev->name, drv->name) == 0);
  10. }

如果platform_device_driver中定义了id_table，则调用 platform_match_id 进行匹配

举个例子：

[cpp] view
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  1. static struct platform_device_id s3c24xx_driver_ids[] = {
  2. {
  3. .name       = "s3c2410-i2c",
  4. .driver_data    = TYPE_S3C2410,
  5. }, {
  6. .name       = "s3c2440-i2c",
  7. .driver_data    = TYPE_S3C2440,
  8. }, { },
  9. };
[cpp] view
plain copy
  1. struct platform_device s3c_device_i2c0 = {
  2. .name         = "s3c2410-i2c",
  3. #ifdef CONFIG_S3C_DEV_I2C1
  4. .id       = 0,
  5. #else
  6. .id       = -1,
  7. #endif
  8. .num_resources    = ARRAY_SIZE(s3c_i2c_resource),
  9. .resource     = s3c_i2c_resource,
  10. };
[cpp] view
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  1. static const struct platform_device_id *platform_match_id(struct platform_device_id *id, struct platform_device *pdev)
  2. {
  3. while (id->name[0]) {
  4. if (strcmp(pdev->name, id->name) == 0) {
  5. pdev->id_entry = id;
  6. return id;
  7. }
  8. id++;
  9. }
  10. return NULL;
  11. }

显然，platform_match_id
的作用就是遍历整个 Id_table 数组，寻找是否有与 platform_device->name 同名的，如果有，则返回这个 Platform_device_id ,使用Id_table 打破了原本设备总线驱动模型，一个 device 只能用与一个 device_driver 配对的局限性。现在一个platform_device_driver 可以与多个platform_device配对。

如果没有，则只是根据 platform_device_driver->name 与 platform_device->name 进行比较，这也就是老师为啥在写平台设备驱动程序的时候经常说，“将驱动注册到内核中去，如果有同名设备，则调用driver->probe函数....”。

pletform_device 中的 id 的作用：

if (pdev->id != -1)      /* 如果不是-1 对name编号 */  

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

    else                             /* -1时直接是名字 */

        dev_set_name(&pdev->dev, pdev->name);

从device封装而来的platform_device

[cpp] view
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  1. struct platform_device {
  2. const char  * name;
  3. int     id;
  4. struct device   dev;
  5. u32     num_resources;
  6. struct resource * resource;
  7. struct platform_device_id   *id_entry;
  8. /* arch specific additions */
  9. struct pdev_archdata    archdata;
  10. };

name，设备的名称，该名称在设备注册时，会拷贝到dev.init_name中。

    dev，真正的设备，通过 container_of ,就能找到整个platform_device ，访问其它成员，如后面要提到的 resource 

    num_resources、resource，该设备的资源描述，由struct resource（include/linux/ioport.h）结构抽象。 

    在Linux中，系统资源包括I/O、Memory、Register、IRQ、DMA、Bus等多种类型。这些资源大多具有独占性，不允许多个设备同时使用，因此Linux内核提供了一些API，用于分配、管理这些资源。 

    当某个设备需要使用某些资源时，只需利用struct
resource组织这些资源（如名称、类型、起始、结束地址等），并保存在该设备的resource指针中即可。然后在设备probe时，设备需求会调用资源管理接口，分配、使用这些资源。而内核的资源管理逻辑，可以判断这些资源是否已被使用、是否可被使用等等。

[cpp] view
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  1. struct resource {
  2. resource_size_t start;
  3. resource_size_t end;
  4. const char *name;
  5. unsigned long flags;
  6. struct resource *parent, *sibling, *child;
  7. };
[cpp] view
plain copy
  1. static struct resource led_resource[] = {   //jz2440的参数，驱动未测试
  2. [0] = {
  3. .start = 0x56000010,
  4. .end   = 0x56000010 + 8 - 1,
  5. .flags = IORESOURCE_MEM,
  6. },
  7. [1] = {
  8. .start = 5,
  9. .end   = 5,
  10. .flags = IORESOURCE_IRQ,
  11. },
  12. };
  13. static struct platform_device led_dev = {
  14. .name = "myled",    //设备名字 与 驱动相匹配
  15. .id   = -1,
  16. .num_resources = ARRAY_SIZE(led_resource),
  17. .resource = led_resource,
  18. .dev = {
  19. .release = led_release,
  20. //.devt = MKDEV(252, 1),
  21. },
  22. };

从 device_driver 封装而来的platform_device_dirver

[cpp] view
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  1. struct platform_driver {
  2. int (*probe)(struct platform_device *);
  3. int (*remove)(struct platform_device *);
  4. void (*shutdown)(struct platform_device *);
  5. int (*suspend)(struct platform_device *, pm_message_t state);
  6. int (*resume)(struct platform_device *);
  7. struct device_driver driver;
  8. struct platform_device_id *id_table;
  9. };
[cpp] view
plain copy
  1. int platform_driver_register(struct platform_driver *drv)
  2. {
  3. drv->driver.bus = &platform_bus_type;
  4. if (drv->probe)
  5. drv->driver.probe = platform_drv_probe;
  6. if (drv->remove)
  7. drv->driver.remove = platform_drv_remove;
  8. if (drv->shutdown)
  9. drv->driver.shutdown = platform_drv_shutdown;
  10. return driver_register(&drv->driver);
  11. }

struct platform_driver结构和struct device_driver非常类似,上边的platform_drv_probe、platform_drv_remove、platform_drv_shutdown，只不过稍作转换调用platform_driver中的probe、remove、shutdown函数，举个例子稍微看一下

[cpp] view
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  1. static int platform_drv_probe(struct device *_dev)
  2. {
  3. struct platform_driver *drv = to_platform_driver(_dev->driver);
  4. struct platform_device *dev = to_platform_device(_dev);
  5. return drv->probe(dev);
  6. }

Platform Device提供的API

[cpp] view
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  1. /* include/linux/platform_device.h */
  2. extern int platform_device_register(struct platform_device *);
  3. extern void platform_device_unregister(struct platform_device *);
  4. extern void arch_setup_pdev_archdata(struct platform_device *);
  5. extern struct resource *platform_get_resource(struct platform_device *, unsigned int, unsigned int);
  6. extern int platform_get_irq(struct platform_device *, unsigned int);
  7. extern struct resource *platform_get_resource_byname(struct platform_device *, unsigned int, const char *);
  8. extern int platform_get_irq_byname(struct platform_device *, const char *);
  9. extern int platform_add_devices(struct platform_device **, int);
  10. extern struct platform_device *platform_device_register_full(const struct platform_device_info *pdevinfo);
  11. static inline struct platform_device *platform_device_register_resndata(
  12. struct device *parent, const char *name, int id,
  13. const struct resource *res, unsigned int num,
  14. const void *data, size_t size)
  15. static inline struct platform_device *platform_device_register_simple(
  16. const char *name, int id,
  17. const struct resource *res, unsigned int num)
  18. static inline struct platform_device *platform_device_register_data(
  19. struct device *parent, const char *name, int id,
  20. const void *data, size_t size)
  21. extern struct platform_device *platform_device_alloc(const char *name, int id);
  22. extern int platform_device_add_resources(struct platform_device *pdev,
  23. const struct resource *res,
  24. unsigned int num);
  25. extern int platform_device_add_data(struct platform_device *pdev,
  26. const void *data, size_t size);
  27. extern int platform_device_add(struct platform_device *pdev);
  28. extern void platform_device_del(struct platform_device *pdev);
  29. extern void platform_device_put(struct platform_device *pdev);

platform_device_register、platform_device_unregister，Platform设备的注册/注销接口，和底层的device_register等接口类似。

    arch_setup_pdev_archdata，设置platform_device变量中的archdata指针。

    platform_get_resource、platform_get_irq、platform_get_resource_byname、platform_get_irq_byname，通过这些接口，可以获取platform_device变量中的resource信息，以及直接获取IRQ的number等等。

    platform_device_register_full、platform_device_register_resndata、platform_device_register_simple、platform_device_register_data，其它形式的设备注册。调用者只需要提供一些必要的信息，如name、ID、resource等，Platform模块就会自动分配一个struct
platform_device变量，填充内容后，注册到内核中。

    platform_device_alloc，以name和id为参数，动态分配一个struct platform_device变量。

    platform_device_add_resources，向platform device中增加资源描述。

    platform_device_add_data，向platform device中添加自定义的数据（保存在pdev->dev.platform_data指针中）。

    platform_device_add、platform_device_del、platform_device_put，其它操作接口。



Platform Driver提供的API

    platform_driver_registe、platform_driver_unregister，platform driver的注册、注销接口。

    platform_driver_probe，主动执行probe动作。

    platform_set_drvdata、platform_get_drvdata，设置或者获取driver保存在device变量中的私有数据。



懒人API

[cpp] view
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  1. extern struct platform_device *platform_create_bundle(
  2. struct platform_driver *driver, int (*probe)(struct platform_device *),
  3. struct resource *res, unsigned int n_res,
  4. const void *data, size_t size);

只要提供一个platform_driver（要把driver的probe接口显式的传入），并告知该设备占用的资源信息，platform模块就会帮忙分配资源，并执行probe操作。对于那些不需要热拔插的设备来说，这种方式是最省事的了。

简单一例：

开发板：Mini2440

内核版本：2.6.32.2

[cpp] view
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  1. #include <linux/module.h>
  2. #include <linux/kernel.h>
  3. #include <linux/fs.h>
  4. #include <linux/init.h>
  5. #include <linux/device.h>
  6. #include <linux/interrupt.h>
  7. #include <linux/sched.h>
  8. #include <linux/irq.h>
  9. #include <asm/uaccess.h>
  10. #include <linux/input.h>
  11. #include <linux/platform_device.h>
  12. // 设备资源
  13. static struct resource led_resource[] = {   //jz2440的参数，驱动未测试
  14. [0] = {
  15. .start = 0x56000010,
  16. .end   = 0x56000010 + 8 - 1,
  17. .flags = IORESOURCE_MEM,
  18. },
  19. [1] = {
  20. .start = 5,
  21. .end   = 5,
  22. .flags = IORESOURCE_IRQ,
  23. },
  24. };
  25. static void led_release(struct device *dev){
  26. }
  27. // 创建一个设备
  28. static struct platform_device led_dev = {
  29. .name = "myled",    //设备名字 与 驱动相匹配
  30. .id   = -1,
  31. .num_resources = ARRAY_SIZE(led_resource),
  32. .resource = led_resource,
  33. .dev = {
  34. .release = led_release,
  35. //.devt = MKDEV(252, 1),
  36. },
  37. };
  38. static int led_dev_init(void){
  39. //向bus注册led_dev match drv链表进行配对
  40. platform_device_register(&led_dev);
  41. return 0;
  42. }
  43. static void led_dev_exit(void){
  44. platform_device_unregister(&led_dev);
  45. }
  46. module_init(led_dev_init);
  47. module_exit(led_dev_exit);
  48. MODULE_LICENSE("GPL");
[cpp] view
plain copy
  1. #include <linux/module.h>
  2. #include <linux/kernel.h>
  3. #include <linux/fs.h>
  4. #include <linux/init.h>
  5. #include <linux/device.h>
  6. #include <linux/interrupt.h>
  7. #include <linux/sched.h>
  8. #include <linux/irq.h>
  9. #include <asm/uaccess.h>
  10. #include <linux/platform_device.h>
  11. #include <linux/io.h>
  12. static int major;
  13. static struct class *cls;
  14. static struct device *dev;
  15. static volatile unsigned long *gpio_con;
  16. static volatile unsigned long *gpio_dat;
  17. static int pin;
  18. static int led_open(struct inode *inode, struct file *file){
  19. *gpio_con &= ~(0x03 << (pin*2));
  20. *gpio_con |=  (0x01 << (pin*2));
  21. return 0;
  22. }
  23. static ssize_t led_write(struct file *file, const char __user *buf,
  24. size_t count, loff_t *ppos){
  25. int val;
  26. copy_from_user(&val, buf, count);
  27. if(val == 1){
  28. *gpio_dat &= ~(1<<pin);
  29. }else{
  30. *gpio_dat &=  (1<<pin);
  31. }
  32. return 0;
  33. }
  34. static struct file_operations led_fops = {
  35. .owner = THIS_MODULE,
  36. .open  = led_open,
  37. .write = led_write,
  38. };
  39. static int led_probe(struct platform_device *pdev){
  40. struct resource *res;
  41. // 最后一个参数 0 表示第1个该类型的资源
  42. res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
  43. gpio_con = ioremap(res->start, res->end - res->start + 1);
  44. gpio_dat = gpio_con + 1;
  45. res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_IRQ, 0);
  46. pin = res->start;
  47. printk("led_probe, found led\n");
  48. // 注册设备驱动 创建设备节点
  49. major = register_chrdev(0, "myled", &led_fops);
  50. // 创建类
  51. cls = class_create(THIS_MODULE, "myled");
  52. // 创建设备节点
  53. dev = device_create(cls, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "led");
  54. return 0;
  55. }
  56. static int led_remove(struct platform_device *pdev){
  57. printk("led_remove, remove led\n");
  58. // 删除设备节点
  59. device_unregister(dev);
  60. // 销毁类
  61. class_destroy(cls);
  62. // 取消注册设备驱动
  63. unregister_chrdev(major, "myled");
  64. // 取消内存映射
  65. iounmap(gpio_con);
  66. return 0;
  67. }
  68. struct platform_driver led_drv = {
  69. .probe  = led_probe,    //匹配到dev之后调用probe
  70. .remove = led_remove,
  71. .driver = {
  72. .name = "myled",
  73. },
  74. };
  75. static int led_drv_init(void){
  76. platform_driver_register(&led_drv);
  77. return 0;
  78. }
  79. static void led_drv_exit(void){
  80. platform_driver_unregister(&led_drv);
  81. }
  82. module_init(led_drv_init);
  83. module_exit(led_drv_exit);
  84. MODULE_LICENSE("GPL");

转自：http://blog.csdn.net/lizuobin2/article/details/51607813

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