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Linux Platform Device and Driver

分类： LINUX

2014-06-09 21:22:39

原文地址：Linux Platform Device and Driver 作者：jdzwl

以下内容转自：

http://blog.chinaunix.net/space.php?uid=20648784&do=blog&id=1592839

platform是一个虚拟总线，相比PCI，USB，它主要用于描述SOC上的资源。platform所描述的资源有一个共同点，就是在CPU总线直接取址。
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 -> 注册 platform_device -> 定义 platform_driver->注册 platform_driver。


首先要确认的就是2.6内核定义的platform总线类型


struct bus_type platform_bus_type = {
        .name = "platform",
        .dev_attrs = platform_dev_attrs,
        .match = platform_match,
        .uevent = platform_uevent,
        .pm = PLATFORM_PM_OPS_PTR,
};


然后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

struct platform_device {
        const char * name;
        int 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

struct resource {
        resource_size_t start;
        resource_size_t end;
        const char *name;
        unsigned long flags;
        struct resource *parent, *sibling, *child;
};
　　各成员的含义如下：
　　1. name指针：指向此资源的名称。
　　2. start和end：表示资源的起始物理地址和终止物理地址。它们确定了资源的范围，也即是一个闭区间[start,end]。
　　3. flags：描述此资源属性的标志（见下面）。
　　4. 指针parent、sibling和child：分别为指向父亲、兄弟和子资源的指针。

　　属性flags是一个unsigned long类型的32位标志值，用以描述资源的属性。比如：资源的类型、是否只读、是否可缓存，以及是否已被占用等。


下面举s3c2410平台的i2c驱动作为例子来说明：

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：

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。驱动程序需要实现结构体struct platform_driver,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：

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

  3. static int s3c24xx_i2c_probe(struct platform_device *pdev)
  4. {
  5.     struct s3c24xx_i2c *i2c = &s3c24xx_i2c;
  6.     struct resource *res;
  7.     int ret;

  9.     /* find the clock and enable it */

  11.     i2c->dev = &pdev->dev;
  12.     i2c->clk = clk_get(&pdev->dev, "i2c");
  13.     if (IS_ERR(i2c->clk)) {
  14.      dev_err(&pdev->dev, "cannot get clock\n");
  15.      ret = -ENOENT;
  16.      goto out;
  17.     }

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


  23.     /* map the registers */
  24.     res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0); /* 获取设备的IO资源地址 */
  25.     if (res == NULL) {
  26.      dev_err(&pdev->dev, "cannot find IO resource\n");
  27.      ret = -ENOENT;
  28.      goto out;
  29.     }
  30.     
  31.     i2c->ioarea = request_mem_region(res->start, (res->end-res->start)+1, pdev->name); /* 申请这块IO Region */
  32.     
  33.     if (i2c->ioarea == NULL) {
  34.      dev_err(&pdev->dev, "cannot request IO\n");
  35.      ret = -ENXIO;
  36.      goto out;
  37.     }
  38.     
  39.     i2c->regs = ioremap(res->start, (res->end-res->start)+1); /* 映射至内核虚拟空间 */
  40.     
  41.     if (i2c->regs == NULL) {
  42.      dev_err(&pdev->dev, "cannot map IO\n");
  43.      ret = -ENXIO;
  44.      goto out;
  45.     }
  46.     
  47.     dev_dbg(&pdev->dev, "registers %p (%p, %p)\n", i2c->regs, i2c->ioarea, res);
  48.     
  49.     /* setup info block for the i2c core */
  50.     i2c->adap.algo_data = i2c;
  51.     i2c->adap.dev.parent = &pdev->dev;
  52.     
  53.     /* initialise the i2c controller */
  54.     ret = s3c24xx_i2c_init(i2c);
  55.     if (ret != 0)
  56.      goto out;

  58.     /* find the IRQ for this unit (note, this relies on the init call to ensure no current IRQs pending */
  59.     
  60.     res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_IRQ, 0); /* 获取设备IRQ中断号 */

  62.     if (res == NULL) {
  63.      dev_err(&pdev->dev, "cannot find IRQ\n");
  64.      ret = -ENOENT;
  65.      goto out;
  66.     }
  67.     
  68.     ret = request_irq(res->start, s3c24xx_i2c_irq, IRQF_DISABLED, /* 申请IRQ */
  69.      pdev->name, i2c);
  70.     
  71.     ……

  73.     return ret;
  74.     
  75. }

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。

 

参考资料：

linux-2.6.24/Documentation/driver-model/platform.txt

 

《platform _device和platform_driver注册过程》

http://blog.chinaunix.net/u2/60011/showart.php?id=1018999

 

http://www.eetop.cn/blog/html/45/11145-676.html


 

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