device结构和platform_device结构

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今天折腾了一天的SPI设备的驱动加载，甚至动用了逻辑分析仪来查看spi总线的波形，主要包括两个SPI设备，at45db321d和mcp2515，一个是串行的dataflash，一个是can总线设备芯片。前者对于我们来说非常重要，我们可以借助该设备对uboot和kernel以及根文件系统进行更新。
    预备知识：设备和驱动是如何匹配的？系统的热插拔是如何实现的？
    首先一点，设备和驱动是严格区分的，设备是设备，驱动是驱动，设备通过struct device来定义，当然用户也可以将该结构体封装到自己定义的device结构体中，例如，struct platform_device，这是我们采用platform_bus_type总线的设备定义的结构体形式：

include/linux/platform_device.h文件中:
struct platform_device {
    const char    * name
    u32        id
    struct device    dev
    u32        num_resources
    struct resource    * resource
}
只要是9260的外围模块，就像IIC硬件控制器,SPI硬件控制器，都被完全的定义成这种结构体的格式，这种结构体主要包含了硬件资源和名称，硬件资源分为寄存器和IRQ两种。platform_device通过向内核注册struct device dev这个结构体来告诉内核加载这个设备，
    方法就是  device_register(&platform_device->dev)   
内核不关心你使用的是platform_device还是spi_device，内核只关心你的struct device结构体，内核通过这个struct device结构体自然能够顺藤摸瓜找到你是platform_device还是spi_device，这就是linux最引以为傲的contian_of()大法。

驱动通过struct driver这个结构体来定义，与struct device一致，你也可以用自己的结构体去封装：例如，struct platform_driver。
include/linux/platform_device.h文件中:

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 device_driver driver
}
与device一致，应用程序通过driver_register(&platform_driver->driver)向内核中注册你当前的驱动，而内核不关心你封装成的结构，而内核搜索的方法还是同样的contain_of大法。

 

系统如何将这两者匹配上的？而不会将iic的设备加载到spi的驱动上面？不会将这个iic设备的驱动加载到那个iic设备上，设备和驱动之间是如何联系的？总线，这就是总线的作用！
include/linux/device.h文件中有总线类型的定义。
struct bus_type {
    const char        * name

    struct subsystem    subsys
    struct kset        drivers
    struct kset        devices
    struct klist        klist_devices
    struct klist        klist_drivers

    struct blocking_notifier_head bus_notifier

    struct bus_attribute    * bus_attrs
    struct device_attribute    * dev_attrs
    struct driver_attribute    * drv_attrs

    int        (*match)(struct device * dev, struct device_driver * drv)
    int        (*uevent)(struct device *dev, char **envp,
                  int num_envp, char *buffer, int buffer_size)
    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 (*suspend_late)(struct device * dev, pm_message_t state)
    int (*resume_early)(struct device * dev)
    int (*resume)(struct device * dev)
}
这个总线设备中最重要的可能是match成员，由于我们一般很少去建立一个新的总线，所以我们很少涉及总线的编程，我们就只关注我们所关注的。
总线如何将两者关联起来，热插拔大家知道吧，当一个设备被通过device_register注册到内核中时，会导致一个热插拔事件产生，系统会遍历该总线上的所有驱动程序，调用bus的match算法，来寻找与该设备相匹配的驱动程序，当一个驱动注册到内核的时候，处理过程与此相似（这是我理解的阿，大家批评指正），而一般的macth算法都比较简单，例如platform_bus的匹配算法就很简单，就是比较platform_device和platform_driver的name成员，如果匹配成功，就加载相应的设备或者驱动！这就完成了一个连接的过程。。。

 

那么这两种设备驱动中最重要的类型在linux中如何表现出来，那我们就有必要介绍一下从2.6开始实现的sys文件系统了，

/sys/bus $ cat /etc/fstab 
proc            /proc   proc    defaults    0   0
devpts   /dev/pts   devpts  defaults   0 0
tmpfs           /dev/shm         tmpfs  defaults        0       0
sysfs           /sys             sysfs          defaults        0       0
/dev/mtdblock2  /mnt/flash2     yaffs   defaults        0       0

加载这个文件系统对于我们分析设备模型是非常有好处的。
sys文件夹下一般有如下的目录：
/sys $ ls -al
drwxr-xr-x   10 root     root            0 Jan  1  1970 .
drwxrwxrwx   11 1000     tao          4096 May 22 06:56 ..
drwxr-xr-x    7 root     root            0 Oct 27 14:09 block
drwxr-xr-x    8 root     root            0 Jan  1  1970 bus
drwxr-xr-x   21 root     root            0 Jan  1  1970 class
drwxr-xr-x    4 root     root            0 Jan  1  1970 devices
drwxr-xr-x    2 root     root            0 Jan  1  1970 firmware
drwxr-xr-x    2 root     root            0 Jan  1  1970 fs
drwxr-xr-x    2 root     root            0 Jan  1  1970 kernel
drwxr-xr-x   22 root     root            0 Oct 27 14:10 module
block是由于历史原因形成的block设备的文件夹。我们关心的是bus文件夹。
我们以spi设备为例：spi部分要包括两种设备，一种是platform_device，一种是spi_device。
在arch/arm/mach-at91/at91sam9260_device.c文件中，定义的SPI硬件控制模块设备，这我们不需要关心。
还有一种是spi_device，定义在arch/arm/mach-at91/board-sam9260ek.c文件中，这就是我们的dataflash和mcp2515设备，
所以如何设备加载成功的话，在bus下面的每个目录里面，都存在devices和drivers两个文件夹，分别对应设备和文件。
/sys/bus/platform/devices $ ls -al
drwxr-xr-x    2 root     root            0 Oct 27 16:01 .
drwxr-xr-x    4 root     root            0 Jan  1  1970 ..
lrwxrwxrwx    1 root     root            0 Oct 27 16:01 at91_i2c -> ../../../devices/platform/at91_i2c
lrwxrwxrwx    1 root     root            0 Oct 27 16:01 at91_nand -> ../../../devices/platform/at91_nand
lrwxrwxrwx    1 root     root            0 Oct 27 16:01 at91_ohci -> ../../../devices/platform/at91_ohci
lrwxrwxrwx    1 root     root            0 Oct 27 16:01 atmel_spi.0 -> ../../../devices/platform/atmel_spi.0
lrwxrwxrwx    1 root     root            0 Oct 27 16:01 atmel_spi.1 -> ../../../devices/platform/atmel_spi.1
lrwxrwxrwx    1 root     root            0 Oct 27 16:01 atmel_usart.0 -> ../../../devices/platform/atmel_usart.0
lrwxrwxrwx    1 root     root            0 Oct 27 16:01 atmel_usart.1 -> ../../../devices/platform/atmel_usart.1
lrwxrwxrwx    1 root     root            0 Oct 27 16:01 atmel_usart.2 -> ../../../devices/platform/atmel_usart.2
lrwxrwxrwx    1 root     root            0 Oct 27 16:01 macb -> ../../../devices/platform/macb
驱动
/sys/bus/platform/drivers/atmel_spi $ ls -al
drwxr-xr-x    2 root     root            0 Jan  1  1970 .
drwxr-xr-x    8 root     root            0 Jan  1  1970 ..
lrwxrwxrwx    1 root     root            0 Oct 27 16:10 atmel_spi.0 -> ../../../../devices/platform/atmel_spi.0
lrwxrwxrwx    1 root     root            0 Oct 27 16:10 atmel_spi.1 -> ../../../../devices/platform/atmel_spi.1
w-    1 root     root         4096 Oct 27 16:10 bind
w-    1 root     root         4096 Oct 27 16:10 unbind
如果出现上面的这个情况，说明你的设备（两路spi总线）和驱动都加载成功了，如果你的devices下面没有spi.0设备和spi.1设备的话，说明
board-sam9260ek.c文件中的这个函数出错：
static void __init ek_board_init(void)
{
    /* Serial */
    at91_add_device_serial()
    /* USB Host */
    at91_add_device_usbh(&ek_usbh_data)
    /* USB Device */
    at91_add_device_udc(&ek_udc_data)
    /* SPI */
    at91_add_device_spi(ek_spi_devices, ARRAY_SIZE(ek_spi_devices))
    /* NAND */
    at91_add_device_nand(&ek_nand_data)
    /* Ethernet */
    at91_add_device_eth(&ek_macb_data)
    /* MMC */
    at91_add_device_mmc(0, &ek_mmc_data)
    /* I2C */
    at91_add_device_i2c()
}
这里是设备注册的地方，我们还应该在下面这个目录下看到这两个文件。
/sys/bus/spi/devices $ ls -al
drwxr-xr-x    2 root     root            0 Oct 27 14:09 .
drwxr-xr-x    4 root     root            0 Jan  1  1970 ..
lrwxrwxrwx    1 root     root            0 Oct 27 14:09 spi0.1 -> ../../../devices/platform/atmel_spi.0/spi0.1
lrwxrwxrwx    1 root     root            0 Oct 27 14:09 spi1.0 -> ../../../devices/platform/atmel_spi.1/spi1.0
这两个链接说明我们的两个spi设备注册都被接受了，剩下来就是驱动的问题。有人看不懂这个sys文件系统的层次关系，其实这里比较好说明，就是spi0.1是atmel_spi.0设备的子设备嘛，很好理解的。

驱动：
platform_driver驱动：
/sys/bus/platform/drivers $ ls -al
drwxr-xr-x    8 root     root            0 Jan  1  1970 .
drwxr-xr-x    4 root     root            0 Jan  1  1970 ..
drwxr-xr-x    2 root     root            0 Jan  1  1970 at91_i2c
drwxr-xr-x    2 root     root            0 Jan  1  1970 at91_nand
drwxr-xr-x    2 root     root            0 Jan  1  1970 at91_ohci
drwxr-xr-x    2 root     root            0 Oct 27 16:10 atmel_spi
drwxr-xr-x    2 root     root            0 Jan  1  1970 atmel_usart
drwxr-xr-x    2 root     root            0 Jan  1  1970 macb
我们可以看到这个驱动只有一个atmel_spi，这个驱动是在哪加载的？
driver/spi/atmel_spi.c文件加载的。

spi_driver驱动：
/sys/bus/spi/drivers $ ls -al
drwxr-xr-x    4 root     root            0 Oct 27 14:10 .
drwxr-xr-x    4 root     root            0 Jan  1  1970 ..
drwxr-xr-x    2 root     root            0 Oct 27 14:10 mcp2515
drwxr-xr-x    2 root     root            0 Oct 27 14:09 mtd_dataflash
这是我们加载的两个驱动，说明驱动也加载正常了。

下面我们来说说我们遇到的问题吧。
在设备和驱动都加载正常之后，出现与dataflash设备通信不上的情况，驱动加载的时候，读取芯片的状态字读出是0xff，说明工作不正常，动用逻辑分析仪监控spi总线的通信，意外的发现，sck信号和cs信号正常，但是mosi无信号输出，开始觉得可能是spi总线适配器有问题，后来仔细观察原理图之后，发现dataflash和mmc／sd是使用同样的io口的，即pa0,pa1,pa2，而我的内核配置中打开了对mmc的支持，所以导致mosi不正常，所以可能9260的mmc与dataflash不能同时使用，但9263的可以。
解决办法：make menuconfig
Device Drivers->MMC/SD card support，取消其支持，问题解决
文章出处：DIY部落()