Linux的Platform總線結構體怎么使用

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本篇內容主要講解“Linux 的 Platform 總線結構體怎么使用”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實用性強。下面就讓丸趣 TV 小編來帶大家學習“Linux 的 Platform 總線結構體怎么使用”吧!

一、概念

嵌入式系統中有很多的物理總線：I2c、SPI、USB、uart、PCIE、APB、AHB

linux 從 2.6 起就加入了一套新的驅動管理和注冊的機制 platform 平臺總線，是一條虛擬的總線, 并不是一個物理的總線。

相比 PCI、USB，它主要用于描述 SOC 上的片上資源。platform 所描述的資源有一個共同點：在 CPU 的總線上直接取址。

平臺設備會分到一個名稱 (用在驅動綁定中) 以及一系列諸如地址和中斷請求號 (IRQ) 之類的資源。

設備用 platform_device 表示，驅動用 platform_driver 進行注冊。

與傳統的 bus/device/driver 機制相比，platform 由內核進行統一管理，在驅動中使用資源，提高了代碼的安全性和可移植性。

二、platform

1. platform 總線兩個最重要的結構體

platform 維護的所有的驅動都必須要用該結構體定義：

platform_driver

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; const struct platform_device_id *id_table; bool prevent_deferred_probe; };

該結構體，用于注冊驅動到 platform 總線，

成員含義 probe 當驅動和硬件信息匹配成功之后，就會調用 probe 函數，驅動所有的資源的注冊和初始化全部放在 probe 函數中 remove 硬件信息被移除了，或者驅動被卸載了，全部要釋放，釋放資源的操作就放在該函數中 struct device_driver driver 內核維護的所有的驅動必須包含該成員，通常 driver- name 用于和設備進行匹配 const struct platform_device_id *id_table 往往一個驅動可能能同時支持多個硬件，這些硬件的名字都放在該結構體數組中

我們編寫驅動的時候往往需要填充以上幾個成員

platform_device

platform 總線用于描述設備硬件信息的結構體，包括該硬件的所有資源(io，memory、中斷、DMA 等等)。

struct platform_device { const char *name; int id; bool id_auto; struct device dev; u32 num_resources; struct resource *resource; const struct platform_device_id *id_entry; /* MFD cell pointer */ struct mfd_cell *mfd_cell; /* arch specific additions */ struct pdev_archdata archdata; };

成員含義 const char*name 設備的名字，用于和驅動進行匹配的 struct devicedev 內核中維護的所有的設備必須包含該成員，u32num_resources 資源個數 struct resource*resource 描述資源

struct devicedev- release()必須實現，

其中描述硬件信息的成員 struct resource

0x139d0000

struct resource { resource_size_t start; // 表示資源的起始值， resource_size_t end; // 表示資源的最后一個字節的地址，  如果是中斷，end 和 satrt 相同  const char *name; //  可不寫  unsigned long flags; // 資源的類型  struct resource *parent, *sibling, *child; }; flags 的類型說明  #define IORESOURCE_MEM 0x00000200 // 內存  #define IORESOURCE_IRQ 0x00000400 // 中斷

內核管理的所有的驅動，都必須包含一個叫 struct device_driver 成員，// 男性描述的硬件，必須包含 struct device 結構體成員。 // 女性

struct device_driver { const char *name; 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; const struct acpi_device_id *acpi_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; };

其中：

const char *name;

用于和硬件進行匹配。

內核描述硬件，必須包含 struct device 結構體成員：

struct device { struct device *parent; struct device_private *p; struct kobject kobj; const char *init_name; /* initial name of the device */ const struct device_type *type; struct mutex mutex; /* mutex to synchronize calls to * its driver. */ struct bus_type *bus; /* type of bus device is on */ struct device_driver *driver; /* which driver has allocated this device */ void *platform_data; /* Platform specific data, device core doesn t touch it */ struct dev_pm_info power; struct dev_pm_domain *pm_domain; #ifdef CONFIG_PINCTRL struct dev_pin_info *pins; #endif #ifdef CONFIG_NUMA int numa_node; /* NUMA node this device is close to */ #endif u64 *dma_mask; /* dma mask (if dma able device) */ u64 coherent_dma_mask;/* Like dma_mask, but for alloc_coherent mappings as not all hardware supports 64 bit addresses for consistent allocations such descriptors. */ struct device_dma_parameters *dma_parms; struct list_head dma_pools; /* dma pools (if dma ble) */ struct dma_coherent_mem *dma_mem; /* internal for coherent mem override */ #ifdef CONFIG_DMA_CMA struct cma *cma_area; /* contiguous memory area for dma allocations */ #endif /* arch specific additions */ struct dev_archdata archdata; struct device_node *of_node; /* associated device tree node */ struct acpi_dev_node acpi_node; /* associated ACPI device node */ dev_t devt; /* dev_t, creates the sysfs  dev  */ u32 id; /* device instance */ spinlock_t devres_lock; struct list_head devres_head; struct klist_node knode_class; struct class *class; const struct attribute_group **groups; /* optional groups */ void (*release)(struct device *dev); struct iommu_group *iommu_group; bool offline_disabled:1; bool offline:1; };

其中：

void (*release)(struct device *dev);

不能為空。

2. 如何注冊

要用注冊一個 platform 驅動的步驟

1)注冊驅動 platform_device_register

/** * platform_device_register - add a platform-level device * @pdev: platform device we re adding */ int platform_device_register(struct platform_device *pdev) { device_initialize( pdev- dev); arch_setup_pdev_archdata(pdev); return platform_device_add(pdev); }

2) 注冊設備 platform_driver_register

#define platform_driver_register(drv) \ __platform_driver_register(drv, THIS_MODULE)

三、舉例

1. 開發步驟

platform 總線下驅動的開發步驟是：

設備

需要實現的結構體是：platform_device。

1)初始化 resource 結構變量

2)初始化 platform_device 結構變量

3)向系統注冊設備：platform_device_register。

以上三步，必須在設備驅動加載前完成，即執行 platform_driver_register()之前，原因是驅動注冊時需要匹配內核中所有已注冊的設備名。

platform_driver_register()中添加 device 到內核最終還是調用的 device_add 函數。

Platform_device_add 和 device_add 最主要的區別是多了一步 insert_resource(p, r)，即將 platform 資源 (resource) 添加進內核，由內核統一管理。

驅動

驅動注冊中，需要實現的結構體是：platform_driver。

在驅動程序的初始化函數中，調用了 platform_driver_register()注冊 platform_driver。

需要注意的是：platform_driver 和 platform_device 中的 name 變量的值必須是相同的【在不考慮設備樹情況下，關于設備樹，后面會寫新的文章詳細講述】。

這樣在 platform_driver_register() 注冊時，會將當前注冊的 platform_driver 中的 name 變量的值和已注冊的所有 platform_device 中的 name 變量的值進行比較，只有找到具有相同名稱的 platform_device 才能注冊成功。

當注冊成功時，會調用 platform_driver 結構元素 probe 函數指針。

實例 1

本例比較簡單，只用于測試 platform_driver 和 platform_device 是否可以匹配成功。

左邊是 platform_device 結構體注冊的代碼，右邊是 platform_driver 結構體注冊的代碼。

platform_driver 定義和注冊：

1 #include  linux/init.h  2 #include  linux/module.h  3 #include  linux/platform_device.h  4 #include  linux/ioport.h  5 6 static int hello_probe(struct platform_device *pdev) 7 { 8 printk( match ok \n  9 return 0; 10 } 11 static int hello_remove(struct platform_device *pdev) 12 { 13 printk( hello_remove \n  14 return 0; 15 } 16 static struct platform_driver hello_driver = 17 { 18 .probe = hello_probe, 19 .driver.name =  duang , 20 .remove = hello_remove, 21 }; 22 static int hello_init(void) 23 { 24 printk( hello_init \n  25 return platform_driver_register( hello_driver); 26 } 27 static void hello_exit(void) 28 { 29 printk( hello_exit \n  30 platform_driver_unregister( hello_driver); 31 return; 32 } 33 MODULE_LICENSE(GPL  34 module_init(hello_init); 35 module_exit(hello_exit);

platform_device 定義和注冊：

1 #include  linux/init.h  2 #include  linux/module.h  3 #include  linux/platform_device.h  4 #include  linux/ioport.h  5 6 static void hello_release(struct device *dev) 7 { 8 return; 9 } 10 static struct platform_device hello_device = 11 { 12 .name =  duang , 13 .id = -1, 14 .dev.release = hello_release, 15 }; 16 17 18 static int hello_init(void) 19 { 20 printk( hello_init \n  21 return platform_device_register( hello_device); 22 23 } 24 static void hello_exit(void) 25 { 26 printk( hello_exit \n  27 platform_device_unregister( hello_device); 28 return; 29 } 30 MODULE_LICENSE(GPL  31 module_init(hello_init); 32 module_exit(hello_exit);

該程序只用于測試 platform 框架是否可以成功匹配，struct platform_device hello_device 并沒有設置任何硬件信息。

Makfile

1 ifneq ($(KERNELRELEASE),) 2 obj-m:=device.o driver.o 3 else 4 KDIR :=/lib/modules/$(shell uname -r)/build 5 PWD :=$(shell pwd) 6 all: 7 make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules 8 clean: 9 rm -f *.ko *.o *.mod.o *.symvers *.cmd *.mod.c *.order 0 endif

該 makefile 可以同時將兩個 C 文件編譯成 ko 文件。

編譯：

編譯

編譯生成的文件：

在這里插入圖片描述

加載模塊

清空 log 信息  sudo dmesg -c

匹配成功

實例 2

給結構體 platform_device 增加硬件信息，并在內核中能夠讀取出來。本例向結構體 hello_device 增加信息如下：

基址寄存器地址 0x139d0000，該地址的空間是 0x4

中斷號 199【注意】實際的內核中會把外設的中斷號根據 HW id(通常 soc 廠商設備 soc 的時候會給每一個中斷源定義好唯一的 ID)計算出一個新的中斷號，該中斷號會被 cpu 所識別。

device.c

struct resource res[]={ [0] ={ .start = 0x139d0000, .end = 0x139d0000 + 0x3, .flags = IORESOURCE_MEM, }, [1] ={ .start = 199, .end = 199, .flags = IORESOURCE_IRQ, }, }; static struct platform_device hello_device = { .name =  duang , .id = -1, .dev.release = hello_release, .num_resources = ARRAY_SIZE(res), .resource = res, };

driver.c

static int hello_probe(struct platform_device *pdev) { printk( match ok \n  printk( mem = %x \n ,pdev- resource[0].start); printk(irq = %d \n ,pdev- resource[1].start); // 注冊中斷、申請內存  return 0; }

重新編譯，卸載第一個例子的模塊，并清除 log：

make sudo rmmod device sudo rmmod driver sudo dmesg -c

執行

由結果可知，probe 函數正確讀取到了硬件信息。

四、platform_device 是如何管理的?

1. 沒有設備樹

在沒有設備樹的時候，以三星 Cortex-A8 s5pc100 為例，硬件信息放在以下位置

arch\arm\mach-s5pc100\Mach-smdkc100.c arch\arm\plat-samsung\

注冊 platform_device

platform_device 定義

該數組存放了，內核啟動需要初始化的硬件的信息。

2. 如果有設備樹

內核會有設備初始化的完整代碼，會在內核啟動的時候把設備樹信息解析初始化，把硬件信息初始化到對應的鏈表中。在總線匹配成功后，會把硬件的信息傳遞給 probe()函數。

四、總線相關的其他的知識點

1. 內核總線相關結構體變量

內核維護的所有的總線都需要用以下結構體注冊一個變量。

struct bus_type { const char *name; const char *dev_name; struct device *dev_root; struct device_attribute *dev_attrs; /* use dev_groups instead */ const struct attribute_group **bus_groups; const struct attribute_group **dev_groups; const struct attribute_group **drv_groups; int (*match)(struct device *dev, struct device_driver *drv); int (*uevent)(struct device *dev, struct kobj_uevent_env *env); int (*probe)(struct device *dev); int (*remove)(struct device *dev); void (*shutdown)(struct device *dev); int (*online)(struct device *dev); int (*offline)(struct device *dev); int (*suspend)(struct device *dev, pm_message_t state); int (*resume)(struct device *dev); const struct dev_pm_ops *pm; struct iommu_ops *iommu_ops; struct subsys_private *p; struct lock_class_key lock_key; };

platform 總線變量的定義 struct bus_type platform_bus_type 定義如下：

struct bus_type platform_bus_type = { .name =  platform , .dev_groups = platform_dev_groups, .match = platform_match, .uevent = platform_uevent, .pm =  platform_dev_pm_ops, };

其中最重要的成員是 **.match**。

當有設備的硬件信息注冊到 platform_bus_type 總線的時候，會遍歷所有 platform 總線維護的驅動，通過名字來匹配，如果相同，就說明硬件信息和驅動匹配，就會調用驅動的 platform_driver – probe 函數, 初始化驅動的所有資源，讓該驅動生效。

當有設備的驅動注冊到 platform_bus_type 總線的時候，會遍歷所有 platform 總線維護的硬件信息，通過名字來匹配，如果相同，就說明硬件信息和驅動匹配，就會調用驅動的 platform_driver – probe 函數, 初始化驅動的所有資源，讓該驅動生效。

注冊位置