Linux中Platform设备驱动

一、什么是Platform总线？

一般情况下，linux设备和驱动都需要挂接在一种总线上，除了本身依附于PCI、USB、I2C、SPI等总线的设备，在嵌入式系统中，SoC系统中集成的独立的外设控制器、挂接在SoC内存空间的外设等外设的驱动不能使用上述的总线。所以，linux新增了一种虚拟的总线，称为platform总线。
相应的外设称为platform_device。
同样驱动则称为platform_driver。
PS：platform_device并不是与字符设备、块设备和网络设备并列的概念。而是对外设控制器集成在处理器内部的设备的统称。例如，在 S3C6410处理器中，把内部集成的I2C、RTC、SPI、LCD、看门狗等控制器都归纳为platform_device，同时它们本身还属于是字符设备。

二、Platform总线驱动的开发流程

1. 定义初始化platform bus
2. 定义各种platform device
3. 注册各种platform device
4. 定义相关platform driver
5. 注册相关platform driver
6. 操作相关设备

三、平台相关结构体

1、platform_device结构体

//platform_device结构体struct resource {    resource_size_t start; //定义资源的起始地址    resource_size_t end; //定义资源的结束地址    const char *name; //定义资源的名称    unsigned long flags; //定义资源的类型，比如MEM，IO，IRQ，DMA类型    struct resource *parent, *sibling, *child;};

2、平台资源结构

struct resource {    resource_size_t start; //定义资源的起始地址    resource_size_t end; //定义资源的结束地址    const char *name; //定义资源的名称    unsigned long flags; //定义资源的类型，比如MEM，IO，IRQ，DMA类型    struct resource *parent, *sibling, *child;};

3、设备的驱动
platform_driver这个结构体中包含probe()、remove()、shutdown()、suspend()、 resume()函数，通常也需要由驱动实现。

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 pm_ext_ops *pm;    struct device_driver driver;};

4、系统中为platform总线定义了一个bus_type的实例platform_bus_type

struct bus_type platform_bus_type = {    .name = “platform”,    .dev_attrs = platform_dev_attrs,    .match = platform_match,    .uevent = platform_uevent,    .pm = PLATFORM_PM_OPS_PTR,};EXPORT_SYMBOL_GPL(platform_bus_type);

这里要重点关注其match()成员函数，正是此成员表明了platform_device和platform_driver之间如何匹配。

static int platform_match(struct device *dev, struct device_driver *drv){    struct platform_device *pdev;    pdev = container_of(dev, struct platform_device, dev);    return (strncmp(pdev->name, drv->name, BUS_ID_SIZE) == 0);}//匹配platform_device和platform_driver主要看二者的name字段是否相同。

对platform_device的定义通常在BSP的板文件中实现，在板文件中，将platform_device归纳为一个数组，最终通过platform_add_devices()函数统一注册。

//platform_add_devices()函数可以将平台设备添加到系统中，这个函数的原型为：int platform_add_devices(struct platform_device **devs, int num);//该函数的第一个参数为平台设备数组的指针，第二个参数为平台设备的数量，它内部调用了platform_device_register()函数用于注册单个的平台设备。

1. platform bus总线先被kenrel注册。2. 系统初始化过程中调用platform_add_devices或者platform_device_register，将平台设备(platform devices)注册到平台总线中(platform bus)3. 平台驱动(platform driver)与平台设备(platform device)的关联是在platform_driver_register或者driver_register中实现，一般这个函数在驱动的初始化过程调用。**通过这三步，就将平台总线，设备，驱动关联起来**。

四、平台相关函数

1、Platform初始化

系统启动时初始化时创建了platform_bus总线设备和platform_bus_type总线,platform总线是在内核初始化的时候就注册进了内核。
内核初始化函数kernel_init()中调用了do_basic_setup() ，该函数中调用driver_init()，该函数中调用platform_bus_init()，我们看看platform_bus_init()函数：

int __init platform_bus_init(void){       int error;       early_platform_cleanup(); //清除platform设备链表       //该函数把设备名为platform 的设备platform_bus注册到系统中，其他的platform的设备都会以它为parent。它在sysfs中目录下.即 /sys/devices/platform。       //platform_bus总线也是设备，所以也要进行设备的注册       //struct device platform_bus = {       //.init_name = "platform",        //};       error = device_register(&platform_bus);//将平台bus作为一个设备注册，出现在sys文件系统的device目录        if (error)              return error;       //接着bus_register(&platform_bus_type)注册了platform_bus_type总线.       /*       struct bus_type platform_bus_type = {                    .name = “platform”,                    .dev_attrs = platform_dev_attrs,                    .match = platform_match,                    .uevent = platform_uevent,                    .pm = PLATFORM_PM_OPS_PTR,                };       */       //默认platform_bus_type中没有定义probe函数。       error = bus_register(&platform_bus_type);//注册平台类型的bus，将出现sys文件系统在bus目录下，创建一个platform的目录，以及相关属性文件       if (error)              device_unregister(&platform_bus);       return error;}//总线类型match函数是在设备匹配驱动时调用，uevent函数在产生事件时调用。//platform_match函数在当属于platform的设备或者驱动注册到内核时就会调用，完成设备与驱动的匹配工作。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);//比较设备和驱动的名称是否一样}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;}//不难看出，如果pdrv的id_table数组中包含了pdev->name，或者drv->name和pdev->name名字相同，都会认为是匹配成功。//id_table数组是为了应对那些对应设备和驱动的drv->name和pdev->name名字不同的情况。//再看看platform_uevent（）函数：platform_uevent 热插拔操作函数static int platform_uevent(struct device *dev, struct kobj_uevent_env *env){       struct platform_device *pdev = to_platform_device(dev);       add_uevent_var(env, "MODALIAS=%s%s", PLATFORM_MODULE_PREFIX, (pdev->id_entry) ? pdev->id_entry->name : pdev->name);       return 0;}//添加了MODALIAS环境变量，我们回顾一下：platform_bus. parent->kobj->kset->uevent_ops为device_uevent_ops，bus_uevent_ops的定义如下：static struct kset_uevent_ops device_uevent_ops = {       .filter = dev_uevent_filter,       .name = dev_uevent_name,       .uevent = dev_uevent,};//当调用device_add()时会调用kobject_uevent(&dev->kobj, KOBJ_ADD)产生一个事件，这个函数中会调用相应的kset_uevent_ops的uevent函数，

2、Platform设备的注册

我们在设备模型的分析中知道了把设备添加到系统要调用device_initialize()和platform_device_add(pdev)函数。

Platform设备的注册分两种方式：

 1. 对于platform设备的初注册，内核源码提供了platform_device_add()函数，输入参数platform_device可以是静态的全局设备，它是进行一系列的操作后调用device_add()将设备注册到相应的总线（platform总线）上，内核代码中platform设备的其他注册函数都是基于这个函数，如platform_device_register()、platform_device_register_simple()、platform_device_register_data()等。 2. 另外一种机制就是动态申请platform_device_alloc()一个platform_device设备，然后通过platform_device_add_resources及platform_device_add_data等添加相关资源和属性。

无论哪一种platform_device，最终都将通过platform_device_add这册到platform总线上。区别在于第二步：其实platform_device_add()包括device_add()，不过要先注册resources，然后将设备挂接到特定的platform总线。

1、第一种平台设备注册方式

//platform_device是静态的全局设备，即platform_device结构的成员已经初始化完成//直接将平台设备注册到platform总线上/*platform_device_register和device_register的区别:(1).主要是有没有resource的区别，前者的结构体包含后面，并且增加了struct resource结构体成员，后者没有。        platform_device_register在device_register的基础上增加了struct resource部分的注册。        由此。可以看出，platform_device---paltform_driver_register机制与device-driver的主要区别就在于resource。        前者适合于具有独立资源设备的描述，后者则不是。(2).其实linux的各种其他驱动机制的基础都是device_driver。只不过是增加了部分功能，适合于不同的应用场合.*/int platform_device_register(struct platform_device *pdev){    device_initialize(&pdev->dev);//初始化platform_device内嵌的device    return platform_device_add(pdev);//把它注册到platform_bus_type上}int platform_device_add(struct platform_device *pdev){        int i, ret = 0;        if (!pdev)         return -EINVAL;        if (!pdev->dev.parent)            pdev->dev.parent = &platform_bus;//设置父节点，即platform_bus作为总线设备的父节点，其余的platform设备都是它的子设备        //platform_bus是一个设备，platform_bus_type才是真正的总线            pdev->dev.bus = &platform_bus_type;//设置platform总线,指定bus类型为platform_bus_type         //设置pdev->dev内嵌的kobj的name字段,将platform下的名字传到内部device，最终会传到kobj         if (pdev->id != -1)         dev_set_name(&pdev->dev, "%s.%d", pdev->name, pdev->id);        else         dev_set_name(&pdev->dev, "%s", pdev->name);        //初始化资源并将资源分配给它，每个资源的它的parent不存在则根据flags域设置parent，flags为IORESOURCE_MEM，        //则所表示的资源为I/O映射内存，flags为IORESOURCE_IO，则所表示的资源为I/O端口。        for (i = 0; i < pdev->num_resources; i++) {         struct resource *p, *r = &pdev->resource[i];         if (r->name == NULL)//资源名称为NULL则把设备名称设置给它                 r->name = dev_name(&pdev->dev);         p = r->parent;//取得资源的父节点，资源在内核中也是层次安排的         if (!p) {         if (resource_type(r) == IORESOURCE_MEM) //如果父节点为NULL，并且资源类型为IORESOURCE_MEM，则把父节点设置为iomem_resource                  p = &iomem_resource;         else if (resource_type(r) == IORESOURCE_IO)//否则如果类型为IORESOURCE_IO，则把父节点设置为ioport_resource              p = &ioport_resource;         }         //从父节点申请资源，也就是出现在父节点目录层次下          if (p && insert_resource(p, r)) {         printk(KERN_ERR "%s: failed to claim resource %d\n",dev_name(&pdev->dev), i);ret = -EBUSY;         goto failed;         }        }        pr_debug("Registering platform device '%s'. Parent at %s\n",dev_name(&pdev->dev), dev_name(pdev->dev.parent));        //device_creat() 创建一个设备并注册到内核驱动架构...        //device_add() 注册一个设备到内核，少了一个创建设备..        ret = device_add(&pdev->dev);//就在这里把设备注册到总线设备上,标准设备注册，即在sys文件系统中添加目录和各种属性文件        if (ret == 0)         return ret;        failed:        while (--i >= 0) {         struct resource *r = &pdev->resource[i];         unsigned long type = resource_type(r);         if (type == IORESOURCE_MEM || type == IORESOURCE_IO)         release_resource(r);        }        return ret;}

2、第二种平台设备注册方式

//先分配一个platform_device结构，对其进行资源等的初始化//之后再对其进行注册，再调用platform_device_register()函数struct platform_device * platform_device_alloc(const char *name, int id){    struct platform_object *pa;    /*    struct platform_object {       struct platform_device pdev;       char name[1];    };    */    pa = kzalloc(sizeof(struct platform_object) + strlen(name), GFP_KERNEL);//该函数首先为platform设备分配内存空间    if (pa) {        strcpy(pa->name, name);        pa->pdev.name = pa->name;//初始化platform_device设备的名称        pa->pdev.id = id;//初始化platform_device设备的id        device_initialize(&pa->pdev.dev);//初始化platform_device内嵌的device        pa->pdev.dev.release = platform_device_release;    }    return pa ? &pa->pdev : NULL;}//一个更好的方法是，通过下面的函数platform_device_register_simple()动态创建一个设备，并把这个设备注册到系统中：struct platform_device *platform_device_register_simple(const char *name,int id,struct resource *res,unsigned int num){       struct platform_device *pdev;       int retval;       pdev = platform_device_alloc(name, id);       if (!pdev) {              retval = -ENOMEM;              goto error;       }       if (num) {              retval = platform_device_add_resources(pdev, res, num);              if (retval)                     goto error;       }       retval = platform_device_add(pdev);       if (retval)              goto error;       return pdev;error:       platform_device_put(pdev);       return ERR_PTR(retval);}//该函数就是调用了platform_device_alloc()和platform_device_add()函数来创建的注册platform device，函数也根据res参数分配资源，看看platform_device_add_resources()函数：int platform_device_add_resources(struct platform_device *pdev,struct resource *res, unsigned int num){       struct resource *r;       r = kmalloc(sizeof(struct resource) * num, GFP_KERNEL);//为资源分配内存空间       if (r) {              memcpy(r, res, sizeof(struct resource) * num);              pdev->resource = r; //并拷贝参数res中的内容，链接到device并设置其num_resources              pdev-> num_resources = num;       }       return r ? 0 : -ENOMEM;}

3、Platform设备驱动的注册

我们在设备驱动模型的分析中已经知道驱动在注册要调用driver_register()，platform driver的注册函数platform_driver_register()同样也是进行其它的一些初始化后调用driver_register()将驱动注册到platform_bus_type总线上.

int platform_driver_register(struct platform_driver *drv){       drv->driver.bus = &platform_bus_type;//它将要注册到的总线            /*设置成platform_bus_type这个很重要，因为driver和device是通过bus联系在一起的，            具体在本例中是通过 platform_bus_type中注册的回调例程和属性来是实现的,            driver与device的匹配就是通过 platform_bus_type注册的回调例程platform_match ()来完成的。            */       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);//注册驱动}//然后设定了platform_driver内嵌的driver的probe、remove、shutdown函数。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);//调用platform_driver的probe()函数，这个函数一般由用户自己实现                                                       //例如下边结构，回调的是serial8250_probe()函数           /*                static struct platform_driver serial8250_isa_driver = {                    .probe        = serial8250_probe,                    .remove        = __devexit_p(serial8250_remove),                    .suspend    = serial8250_suspend,                    .resume        = serial8250_resume,                    .driver        = {                        .name    = "serial8250",                        .owner    = THIS_MODULE,                    },                };                */}static int platform_drv_remove(struct device *_dev){       struct platform_driver *drv = to_platform_driver(_dev->driver);       struct platform_device *dev = to_platform_device(_dev);       return drv->remove(dev);}static void platform_drv_shutdown(struct device *_dev){       struct platform_driver *drv = to_platform_driver(_dev->driver);       struct platform_device *dev = to_platform_device(_dev);       drv->shutdown(dev);}

4、总结

1. 从这三个函数的代码可以看到，又找到了相应的platform_driver和platform_device，然后调用platform_driver的probe、remove、shutdown函数。这是一种高明的做法：在不针对某个驱动具体的probe、remove、shutdown指向的函数，而通过上三个过度函数来找到platform_driver，然后调用probe、remove、shutdown接口。如果设备和驱动都注册了，就可以通过bus ->match、bus->probe或driver->probe进行设备驱动匹配了。

2. 驱动注册的时候platform_driver_register()->driver_register()->bus_add_driver()->driver_attach()->bus_for_each_dev()，对每个挂在虚拟的platform bus的设备作__driver_attach()->driver_probe_device()->drv->bus->match()==platform_match()->比较strncmp(pdev->name, drv->name, BUS_ID_SIZE)，如果相符就调用platform_drv_probe()->driver->probe()，如果probe成功则绑定该设备到该驱动。

platform_bus_type是真正的平台总线，类比于火车车组，只有注册了这个才算把火车拉到铁轨上，总线才能开始工作。

platform_bus是一个比较特殊的总线设备，类似于火车头，他是所有平台总线的起点。

platform_device是普通的总线设备，类似于各节车厢，挂接在platform_bus后。

platform_driver与相应的总线设备一一对应，类似于各接车厢的车轮，不同类型的车厢对应不同的车轮。

bus_register是总线注册函数，作用类似于火车拖车，用于把火车或火车头从仓库拖到铁轨上。其顺序是先把火车头Platform_bus注册到线上，然后注册火车类型

Platform_bus_type。可以理解为不同类型的火车头对应不同的过车，例如燃气机车的火车头当然不能拉动车车厢。如果把燃气机车的火车头拉到了线上，在注册车组时发现，要求的是动车车组，那就还需要把已经拉上来的Platform_bus拉回去(device_unregister)

platform_match是在组装车厢和车轮是否匹配，方法是先看车轮有没有车厢适用表id_table.有的话用工具platform_match_id对比车轮的id_talbe中是否有要组装的车厢的型号pdev->name。有的话就可以直接组装了，没的话就接着对比车轮的型号pdrv->name和车厢的型号pdev->name是不是一样的，匹配就可以组装。id_table是为了有些车轮的型号和车厢的型号不一样，但是他们的规格标准是一样的，可以通用的情况。例如，以前的车厢都是绿色的，现在有的刷成了橙色的，但是车轮和车厢的结构没有变，所以，以前的为绿色车厢生产的车轮也适用于橙色车厢，所以在车轮说明书的车厢适用表中就要写入绿色车厢和橙色车厢的型号，这样虽然绿色车轮和橙色车厢的名字不同，但是通过查看车厢适用表id_table也可以把他们组装在一起。

platform_uevent是热插拔操作函数，类似于火车车厢的挂接和卸载。