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Linux Platform devices 平台设备驱动

2017-07-21 21:50 615 查看
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    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。



    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.

struct bus_type platform_bus_type = {  

    .name       = "platform",  

    .dev_attrs  = platform_dev_attrs,  

    .match      = platform_match,  

    .uevent     = platform_uevent,  

    .pm     = &platform_dev_pm_ops,  

};  

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);  

}  

    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:

static struct platform_device_id s3c24xx_driver_ids[] = {  

    {  

        .name       = "s3c2410-i2c",  

        .driver_data    = TYPE_S3C2410,  

    }, {  

        .name       = "s3c2440-i2c",  

        .driver_data    = TYPE_S3C2440,  

    }, { },  

};  

struct platform_device s3c_device_i2c0 = {  

    .name         = "s3c2410-i2c",  

#ifdef CONFIG_S3C_DEV_I2C1  

    .id       = 0,  

#else  

    .id       = -1,  

#endif  

    .num_resources    = ARRAY_SIZE(s3c_i2c_resource),  

    .resource     = s3c_i2c_resource,  

};  

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;  

}  

    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

struct platform_device {  

    const char  * name;  

    int     id;  

    struct device   dev;  

    u32     num_resources;  

    struct resource * resource;  

  

    struct platform_device_id   *id_entry;  

  

    /* arch specific additions */  

    struct pdev_archdata    archdata;  

};    

    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。

struct resource {  

    resource_size_t start;  

    resource_size_t end;  

    const char *name;  

    unsigned long flags;  

    struct resource *parent, *sibling, *child;  

};  

static struct resource led_resource[] = {   //jz2440的参数,驱动未测试   

    [0] = {  

        .start = 0x56000010,  

        .end   = 0x56000010 + 8 - 1,  

        .flags = IORESOURCE_MEM,  

    },  

    [1] = {  

        .start = 5,  

        .end   = 5,  

        .flags = IORESOURCE_IRQ,  

    },  

};  

static struct platform_device led_dev = {  

    .name = "myled",    //设备名字 与 驱动相匹配  

    .id   = -1,  

    .num_resources = ARRAY_SIZE(led_resource),  

    .resource = led_resource,  

      

    .dev = {  

        .release = led_release,  

        //.devt = MKDEV(252, 1),  

    },  

};  

从 device_driver 封装而来的platform_device_dirver

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 (*resume)(struct platform_device *);  

    struct device_driver driver;  

    struct platform_device_id *id_table;  

};  

int platform_driver_register(struct platform_driver *drv)  

{  

    drv->driver.bus = &platform_bus_type;  

    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);  

}  

    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

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);  

}  

Platform Device提供的API

/* include/linux/platform_device.h */  

extern int platform_device_register(struct platform_device *);  

extern void platform_device_unregister(struct platform_device *);  

   

extern void arch_setup_pdev_archdata(struct platform_device *);  

extern struct resource *platform_get_resource(struct platform_device *, unsigned int, unsigned int);  

extern int platform_get_irq(struct platform_device *, unsigned int);  

extern struct resource *platform_get_resource_byname(struct platform_device *, unsigned int, const char *);  

extern int platform_get_irq_byname(struct platform_device *, const char *);  

extern int platform_add_devices(struct platform_device **, int);  

   

extern struct platform_device *platform_device_register_full(const struct platform_device_info *pdevinfo);  

   

static inline struct platform_device *platform_device_register_resndata(  

                struct device *parent, const char *name, int id,  

                const struct resource *res, unsigned int num,  

                const void *data, size_t size)  

   

static inline struct platform_device *platform_device_register_simple(  

                const char *name, int id,  

                const struct resource *res, unsigned int num)  

   

static inline struct platform_device *platform_device_register_data(  

                struct device *parent, const char *name, int id,  

                const void *data, size_t size)  

   

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

extern int platform_device_add_resources(struct platform_device *pdev,  

                                         const struct resource *res,  

                                         unsigned int num);  

extern int platform_device_add_data(struct platform_device *pdev,  

                                    const void *data, size_t size);  

extern int platform_device_add(struct platform_device *pdev);  

extern void platform_device_del(struct platform_device *pdev);  

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

extern struct platform_device *platform_create_bundle(  

      struct platform_driver *driver, int (*probe)(struct platform_device *),  

      struct resource *res, unsigned int n_res,  

      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

#include <linux/module.h>  

#include <linux/kernel.h>  

#include <linux/fs.h>  

#include <linux/init.h>  

#include <linux/device.h>  

#include <linux/interrupt.h>  

#include <linux/sched.h>   

#include <linux/irq.h>  

#include <asm/uaccess.h>  

#include <linux/input.h>  

#include <linux/platform_device.h>  

// 设备资源  

static struct resource led_resource[] = {   //jz2440的参数,驱动未测试   

    [0] = {  

        .start = 0x56000010,  

        .end   = 0x56000010 + 8 - 1,  

        .flags = IORESOURCE_MEM,  

    },  

    [1] = {  

        .start = 5,  

        .end   = 5,  

        .flags = IORESOURCE_IRQ,  

    },  

};  

  

static void led_release(struct device *dev){  

  

}  

  

// 创建一个设备  

static struct platform_device led_dev = {  

    .name = "myled",    //设备名字 与 驱动相匹配  

    .id   = -1,  

    .num_resources = ARRAY_SIZE(led_resource),  

    .resource = led_resource,  

      

    .dev = {  

        .release = led_release,  

        //.devt = MKDEV(252, 1),  

    },  

};  

  

static int led_dev_init(void){  

  

    //向bus注册led_dev match drv链表进行配对  

    platform_device_register(&led_dev);  

    return 0;  

}  

  

static void led_dev_exit(void){  

    platform_device_unregister(&led_dev);  

}  

  

module_init(led_dev_init);  

module_exit(led_dev_exit);  

MODULE_LICENSE("GPL");  

      

#include <linux/module.h>  

#include <linux/kernel.h>  

#include <linux/fs.h>  

#include <linux/init.h>  

#include <linux/device.h>  

#include <linux/interrupt.h>  

#include <linux/sched.h>   

#include <linux/irq.h>  

#include <asm/uaccess.h>  

  

#include <linux/platform_device.h>  

#include <linux/io.h>  

  

static int major;  

  

static struct class *cls;  

static struct device *dev;  

  

static volatile unsigned long *gpio_con;  

static volatile unsigned long *gpio_dat;  

static int pin;  

  

static int led_open(struct inode *inode, struct file *file){  

  

    *gpio_con &= ~(0x03 << (pin*2));  

    *gpio_con |=  (0x01 << (pin*2));  

    return 0;  

}  

  

static ssize_t led_write(struct file *file, const char __user *buf,  

    size_t count, loff_t *ppos){  

  

    int val;  

    copy_from_user(&val, buf, count);  

  

    if(val == 1){  

          

        *gpio_dat &= ~(1<<pin);  

    }else{  

      

        *gpio_dat &=  (1<<pin);  

    }  

  

    return 0;  

}  

  

static struct file_operations led_fops = {  

  

    .owner = THIS_MODULE,  

    .open  = led_open,  

    .write = led_write,  

};  

  

static int led_probe(struct platform_device *pdev){  

  

    struct resource *res;  

    // 最后一个参数 0 表示第1个该类型的资源  

    res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);  

    gpio_con = ioremap(res->start, res->end - res->start + 1);  

    gpio_dat = gpio_con + 1;  

  

    res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_IRQ, 0);  

    pin = res->start;  

  

    printk("led_probe, found led\n");  

  

    // 注册设备驱动 创建设备节点  

    major = register_chrdev(0, "myled", &led_fops);  

    // 创建类  

    cls = class_create(THIS_MODULE, "myled");  

    // 创建设备节点  

    dev = device_create(cls, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "led");  

  

    return 0;  

}  

  

static int led_remove(struct platform_device *pdev){  

  

    printk("led_remove, remove led\n");   

    // 删除设备节点  

    device_unregister(dev);  

    // 销毁类  

    class_destroy(cls);  

    // 取消注册设备驱动  

    unregister_chrdev(major, "myled");  

    // 取消内存映射  

    iounmap(gpio_con);  

  

    return 0;  

}  

  

struct platform_driver led_drv = {  

  

    .probe  = led_probe,    //匹配到dev之后调用probe  

    .remove = led_remove,  

    .driver = {  

        .name = "myled",  

    },  

};  

  

static int led_drv_init(void){  

  

    platform_driver_register(&led_drv);  

    return 0;  

}  

  

static void led_drv_exit(void){  

      

    platform_driver_unregister(&led_drv);  

}  

  

module_init(led_drv_init);  

module_exit(led_drv_exit);  

MODULE_LICENSE("GPL");
 
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