linux Platform設(shè)備驅(qū)動(dòng)

云中月仙 2018-04-06

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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(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)等確不依附于此類(lèi)總線。
基于這一背景，Linux發(fā)明了一種虛擬的總線，稱(chēng)為platform總線，相應(yīng)的設(shè)備稱(chēng)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(mén)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(kāi)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(lèi)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(chēng)
unsigned long flags; //定義資源的類(lèi)型，比如MEM，IO，IRQ，DMA類(lèi)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(guò)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(guò)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(guò)程調(diào)用。
通過(guò)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(méi)有定義probe函數(shù)。
error = bus_register(&platform_bus_type);//注冊(cè)平臺(tái)類(lèi)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(lèi)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(chēng)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(guò)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(guò)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(guò)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(méi)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(méi)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(guò)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(lèi)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 < pdev->num_resources; i++) {
struct resource *p, *r = &pdev->resource[i];
if (r->name == NULL)//資源名稱(chēng)為NULL則把設(shè)備名稱(chēng)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(lèi)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(lèi)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(chēng)
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(guò)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(guò)bus聯(lián)系在一起的，
具體在本例中是通過(guò) 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(guò) 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(hù)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(guò)上三個(gè)過(guò)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(guò)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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