Linux Platform Device and Driver

从Linux 2.6起引入了一套新的驱动管理和注册机制:Platform_device和Platform_driver。

Linux中大部分的设备驱动，都可以使用这套机制, 设备用Platform_device表示，驱动用Platform_driver进行注册。

 

Linux platform driver机制和传统的device driver 机制(通过driver_register函数进行注册)相比，一个十分明显的优势在于platform机制将设备本身的资源注册进内核，由内核统一管理，在驱动程序中使用这些资源时通过platform device提供的标准接口进行申请并使用。这样提高了驱动和资源管理的独立性，并且拥有较好的可移植性和安全性(这些标准接口是安全的)。

 

Platform机制的本身使用并不复杂，由两部分组成：platform_device和platfrom_driver。

通过Platform机制开发发底层驱动的大致流程为:  定义 platform_device à 注册 platform_device à 定义 platform_driver à注册 platform_driver。

 

首先要确认的就是设备的资源信息，例如设备的地址，中断号等。

在2.6内核中platform设备用结构体platform_device来描述，该结构体定义在kernel\include\linux\platform_device.h中，

struct platform_device {

 const char * name;

 u32  id;

 struct device dev;

 u32  num_resources;

 struct resource * resource;

};

 

该结构一个重要的元素是resource，该元素存入了最为重要的设备资源信息，定义在kernel\include\linux\ioport.h中，

struct resource {

 const char *name;

 unsigned long start, end;

 unsigned long flags;

 struct resource *parent, *sibling, *child;

};

 

下面举s3c2410平台的i2c驱动作为例子来说明：

/* arch/arm/mach-s3c2410/devs.c */
/* I2C */
static struct resource s3c_i2c_resource[] = {
         [0] = {
                   .start = S3C24XX_PA_IIC,
                   .end = S3C24XX_PA_IIC + S3C24XX_SZ_IIC - 1,
                   .flags = IORESOURCE_MEM,
         },
         [1] = {
                   .start = IRQ_IIC, //S3C2410_IRQ(27)
                   .end = IRQ_IIC,
                   .flags = IORESOURCE_IRQ,
         }
};

 

这里定义了两组resource，它描述了一个I2C设备的资源，第1组描述了这个I2C设备所占用的总线地址范围，IORESOURCE_MEM表示第1组描述的是内存类型的资源信息，第2组描述了这个I2C设备的中断号，IORESOURCE_IRQ表示第2组描述的是中断资源信息。设备驱动会根据flags来获取相应的资源信息。

 

有了resource信息，就可以定义platform_device了：

 

struct platform_device s3c_device_i2c = {
         .name = "s3c2410-i2c",
         .id = -1,
         .num_resources = ARRAY_SIZE(s3c_i2c_resource),
         .resource = s3c_i2c_resource,
};

定义好了platform_device结构体后就可以调用函数platform_add_devices向系统中添加该设备了，之后可以调用platform_driver_register()进行设备注册。要注意的是，这里的platform_device设备的注册过程必须在相应设备驱动加载之前被调用，即执行platform_driver_register之前,原因是因为驱动注册时需要匹配内核中所以已注册的设备名。

 

s3c2410-i2c的platform_device是在系统启动时，在cpu.c里的s3c_arch_init()函数里进行注册的，这个函数申明为arch_initcall(s3c_arch_init);会在系统初始化阶段被调用。

arch_initcall的优先级高于module_init。所以会在Platform驱动注册之前调用。(详细参考include/linux/init.h)

 

s3c_arch_init函数如下：

/* arch/arm/mach-3sc2410/cpu.c */
static int __init s3c_arch_init(void)
{
    int ret;
    ……
/* 这里board指针指向在mach-smdk2410.c里的定义的smdk2410_board，里面包含了预先定义的I2C Platform_device等. */
    if (board != NULL) {
        struct platform_device **ptr = board->devices;
        int i;

        for (i = 0; i < board->devices_count; i++, ptr++) {
            ret = platform_device_register(*ptr);    //在这里进行注册

            if (ret) {
                printk(KERN_ERR "s3c24xx: failed to add board device %s (%d) @%p\n", (*ptr)->name,
ret, *ptr);
            }
        }
        /* mask any error, we may not need all these board
         * devices */
        ret = 0;
    }
    return ret;
}


 

同时被注册还有很多其他平台的platform_device，详细查看arch/arm/mach-s3c2410/mach-smdk2410.c里的smdk2410_devices结构体。

 

 

驱动程序需要实现结构体struct platform_driver，参考drivers/i2c/busses

/* device driver for platform bus bits */


static struct platform_driver s3c2410_i2c_driver = {
         .probe = s3c24xx_i2c_probe,
         .remove = s3c24xx_i2c_remove,
         .resume = s3c24xx_i2c_resume,
         .driver = {
                   .owner = THIS_MODULE,
                   .name = "s3c2410-i2c",
         },
};

 

在驱动初始化函数中调用函数platform_driver_register()注册platform_driver，需要注意的是s3c_device_i2c结构中name元素和s3c2410_i2c_driver结构中driver.name必须是相同的，这样在platform_driver_register()注册时会对所有已注册的所有platform_device中的name和当前注册的platform_driver的driver.name进行比较，只有找到相同的名称的platfomr_device才能注册成功，当注册成功时会调用platform_driver结构元素probe函数指针，这里就是s3c24xx_i2c_probe,当进入probe函数后，需要获取设备的资源信息，常用获取资源的函数主要是：

struct resource * platform_get_resource(struct platform_device *dev, unsigned int type, unsigned int num);

根据参数type所指定类型，例如IORESOURCE_MEM，来获取指定的资源。

 

struct int platform_get_irq(struct platform_device *dev, unsigned int num);

获取资源中的中断号。

 

 

 

下面举s3c24xx_i2c_probe函数分析,看看这些接口是怎么用的。

前面已经讲了，s3c2410_i2c_driver注册成功后会调用s3c24xx_i2c_probe执行，下面看代码：

/* drivers/i2c/busses/i2c-s3c2410.c */

static int s3c24xx_i2c_probe(struct platform_device *pdev)
{
    struct s3c24xx_i2c *i2c = &s3c24xx_i2c;
    struct resource *res;
    int ret;
 
    /* find the clock and enable it */
 
    i2c->dev = &pdev->dev;
    i2c->clk = clk_get(&pdev->dev, "i2c");
    if (IS_ERR(i2c->clk)) {
     dev_err(&pdev->dev, "cannot get clock\n");
     ret = -ENOENT;
     goto out;
    }

    dev_dbg(&pdev->dev, "clock source %p\n", i2c->clk);
    clk_enable(i2c->clk);


    /* map the registers */
    res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0); /* 获取设备的IO资源地址 */
    if (res == NULL) {
     dev_err(&pdev->dev, "cannot find IO resource\n");
     ret = -ENOENT;
     goto out;
    }
    
    i2c->ioarea = request_mem_region(res->start, (res->end-res->start)+1, pdev->name); /* 申请这块IO Region */
    
    if (i2c->ioarea == NULL) {
     dev_err(&pdev->dev, "cannot request IO\n");
     ret = -ENXIO;
     goto out;
    }
    
    i2c->regs = ioremap(res->start, (res->end-res->start)+1); /* 映射至内核虚拟空间 */
    
    if (i2c->regs == NULL) {
     dev_err(&pdev->dev, "cannot map IO\n");
     ret = -ENXIO;
     goto out;
    }
    
    dev_dbg(&pdev->dev, "registers %p (%p, %p)\n", i2c->regs, i2c->ioarea, res);
    
    /* setup info block for the i2c core */
    i2c->adap.algo_data = i2c;
    i2c->adap.dev.parent = &pdev->dev;
    
    /* initialise the i2c controller */
    ret = s3c24xx_i2c_init(i2c);
    if (ret != 0)
     goto out;

    /* find the IRQ for this unit (note, this relies on the init call to ensure no current IRQs pending */
    
    res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_IRQ, 0); /* 获取设备IRQ中断号 */

    if (res == NULL) {
     dev_err(&pdev->dev, "cannot find IRQ\n");
     ret = -ENOENT;
     goto out;
    }
    
    ret = request_irq(res->start, s3c24xx_i2c_irq, IRQF_DISABLED, /* 申请IRQ */
     pdev->name, i2c);
    
    ……

    return ret;
    
}

 

小思考：

那什么情况可以使用platform driver机制编写驱动呢？

我的理解是只要和内核本身运行依赖性不大的外围设备(换句话说只要不在内核运行所需的一个最小系统之内的设备),相对独立的,拥有各自独自的资源(addresses and IRQs)，都可以用platform_driver实现。如：lcd,usb,uart等，都可以用platfrom_driver写，而timer,irq等最小系统之内的设备则最好不用platfrom_driver机制，实际上内核实现也是这样的。