linux platform 驱动模型分析

来源：互联网发布：windows桌面更新了很久编辑：程序博客网时间：2024/04/27 23:10

linux platform驱动模型分析

一.概述
platform设备和驱动与linux设备模型密切相关。platform在linux设备模型中，其实就是一种虚拟总线没有对应的硬件结构。它的主要作用就是管理系统的外设资源，比如io内存,中断信号线。现在大多数处理器芯片都是soc，如s3c2440，它包括处理器内核（arm920t）和系统的外设（lcd接口，nandflash接口等）。linux在引入了platform机制之后，内核假设所有的这些外设都挂载在platform虚拟总线上,以便进行统一管理。
二. platform 总线
1. 在系统中platform对应的文件drivers/base/platform.c，它不是作为一个模块注册到内核的，关键的注册总线函数由系统初始化部分，对应/init/main.c中的do_basic_setup函数间接调用。这里可以看出platform非常重要，要在系统其他驱动加载之前注册。下面分析platform总线注册函数

1. int __initplatform_bus_init(void)

2. {

3. int error;

4. early_platform_cleanup();

5. error = device_register(&platform_bus);

6. //总线也是设备，所以也要进行设备的注册

7. if (error)

8. return error;

9. error = bus_register(&platform_bus_type);

10. //注册platform_bus_type总线到内核

11. if (error)

12. device_unregister(&platform_bus);

13. return error;

14. }

int __init platform_bus_init(void)

{

int error;

early_platform_cleanup();

error = device_register(&platform_bus);

//总线也是设备，所以也要进行设备的注册

if (error)

return error;

error = bus_register(&platform_bus_type);

//注册platform_bus_type总线到内核

if (error)

device_unregister(&platform_bus);

return error;

}

这个函数向内核注册了一种总线。他首先由/drivers/base/init.c中的driver_init函数调用，driver_init函数由/init/main.c中的do_basic_setup函数调用，do_basic_setup这个函数由kernel_init调用，所以platform总线是在内核初始化的时候就注册进了内核。
2. platform_bus_type 总线结构与设备结构
（1） platform总线设备结构

1. struct device platform_bus = {

2. .init_name = "platform",

3. };

struct device platform_bus = {

.init_name = "platform",

};

platform总线也是一种设备，这里初始化一个device结构，设备名称platform，因为没有指定父设备，所以注册后将会在/sys/device/下出现platform目录。
（2） platform总线总线结构

struct bus_type platform_bus_type = {

1. .name = "platform",

2. .dev_attrs = platform_dev_attrs,

3. .match = platform_match,

4. .uevent = platform_uevent,

5. .pm = &platform_dev_pm_ops,

6. };

struct bus_type platform_bus_type = {

.name = "platform",

.dev_attrs = platform_dev_attrs,

.match = platform_match,

.uevent = platform_uevent,

.pm = &platform_dev_pm_ops,

};

platform_dev_attrs设备属性
platform_match match函数，这个函数在当属于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。
platform_uevent 热插拔操作函数
三. platform 设备
1. platform_device 结构

1. struct platform_device {

2. constchar * name;

3. int id;

4. struct device dev;

5. u32 num_resources;

6. struct resource * resource;

7. struct platform_device_id *id_entry;

8. /* arch specific additions */

9. struct pdev_archdata archdata;

10. };

struct platform_device {

const char * name;

int id;

struct device dev;

u32 num_resources;

struct resource * resource;

struct platform_device_id *id_entry;

/* arch specific additions */

struct pdev_archdata archdata;

};

（1）platform_device结构体中有一个struct resource结构，是设备占用系统的资源，定义在ioport.h中，如下

1. struct resource {

2. resource_size_t start;

3. resource_size_t end;

4. constchar *name;

5. unsigned long flags;

6. struct resource *parent, *sibling, *child;

7. };

struct resource {

resource_size_t start;

resource_size_t end;

const char *name;

unsigned long flags;

struct resource *parent, *sibling, *child;

};

（2） num_resources占用系统资源的数目，一般设备都占用两种资源，io内存和中断信号线。这个为两种资源的总和。
2. 设备注册函数 platform_device_register

1. int platform_device_register(struct platform_device *pdev)

2. {

3. device_initialize(&pdev->dev);

4. return platform_device_add(pdev);

5. }

int platform_device_register(struct platform_device *pdev)

{

device_initialize(&pdev->dev);

return platform_device_add(pdev);

}

这个函数首先初始化了platform_device的device结构，然后调用platform_device_add，这个是注册函数的关键，下面分析platform_device_add：

1. intplatform_device_add(struct platform_device *pdev)

2. {

3. int i, ret = 0;

5. if (!pdev)

6. return -EINVAL;

8. if (!pdev->dev.parent)

9. pdev->dev.parent = &platform_bus;

10. //可以看出，platform设备的父设备一般都是platform_bus，所以注册后的platform设备都出现在/sys/devices/platform_bus下

11. pdev->dev.bus = &platform_bus_type;

12. //挂到platform总线上

13. if (pdev->id != -1)

14. dev_set_name(&pdev->dev, "%s.%d", pdev->name, pdev->id);

15. else

16. dev_set_name(&pdev->dev, "%s", pdev->name);

17. //设置设备名字，这个名字与/sys/devices/platform_bus下的名字对应

18. for (i = 0; i < pdev->num_resources; i++) {//下面操作设备所占用的系统资源

19. struct resource *p, *r = &pdev->resource[i];

20.

21. if (r->name == NULL)

22. r->name = dev_name(&pdev->dev);

23.

24. p = r->parent;

25. if (!p) {

26. if (resource_type(r) == IORESOURCE_MEM)

27. p = &iomem_resource;

28. elseif (resource_type(r) == IORESOURCE_IO)

29. p = &ioport_resource;

30. }

31.

32. if (p && insert_resource(p, r)) {

33. printk(KERN_ERR

34. "%s: failed to claim resource %d\n",

35. dev_name(&pdev->dev), i);

36. ret = -EBUSY;

37. goto failed;

38. }

39. }

40. //上面主要是遍历设备所占用的资源，找到对应的父资源，如果没有定义，那么根据资源的类型，分别赋予iomem_resource和ioport_resource，然后调用insert_resource插入资源。

41. //这样系统的资源就形成了一个树形的数据结构，便于系统的管理

42. pr_debug("Registering platform device '%s'. Parent at %s\n",

43. dev_name(&pdev->dev), dev_name(pdev->dev.parent));

44.

45. ret = device_add(&pdev->dev);

46. //注册到设备模型中

47. if (ret == 0)

48. return ret;

49. failed:

50. while (--i >= 0) {

51. struct resource *r = &pdev->resource[i];

52. unsigned long type = resource_type(r);

53. if (type == IORESOURCE_MEM || type == IORESOURCE_IO)

54. release_resource(r);

55. }

56. return ret;

57. }

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;

//可以看出，platform设备的父设备一般都是platform_bus，所以注册后的platform设备都出现在/sys/devices/platform_bus下

pdev->dev.bus = &platform_bus_type;

//挂到platform总线上

if (pdev->id != -1)

dev_set_name(&pdev->dev, "%s.%d", pdev->name, pdev->id);

else

dev_set_name(&pdev->dev, "%s", pdev->name);

//设置设备名字，这个名字与/sys/devices/platform_bus下的名字对应

for (i = 0; i < pdev->num_resources; i++) { //下面操作设备所占用的系统资源

struct resource *p, *r = &pdev->resource[i];

if (r->name == NULL)

r->name = dev_name(&pdev->dev);

p = r->parent;

if (!p) {

if (resource_type(r) == IORESOURCE_MEM)

p = &iomem_resource;

else if (resource_type(r) == IORESOURCE_IO)

p = &ioport_resource;

}

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;

}

//上面主要是遍历设备所占用的资源，找到对应的父资源，如果没有定义，那么根据资源的类型，分别赋予iomem_resource和ioport_resource，然后调用insert_resource插入资源。

//这样系统的资源就形成了一个树形的数据结构，便于系统的管理

pr_debug("Registering platform device '%s'. Parent at %s\n",

dev_name(&pdev->dev), dev_name(pdev->dev.parent));

ret = device_add(&pdev->dev);

//注册到设备模型中

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;

}

3. mini2440内核注册platform设备过程
因为一种soc确定之后，其外设模块就已经确定了，所以注册platform设备就由板级初始化代码来完成，在mini2440中是mach-mini2440.c的mini2440_machine_init函数中调用platform_add_devices(mini2440_devices, ARRAY_SIZE(mini2440_devices))来完成注册。这个函数完成mini2440的所有platform设备的注册：
（1） platform_add_devices函数是platform_device_register的简单封装，它向内核注册一组platform设备
（2） mini2440_devices是一个platform_device指针数组，定义如下：

1. staticstruct platform_device *mini2440_devices[] __initdata = {

2. &s3c_device_usb,

3. &s3c_device_rtc,

4. &s3c_device_lcd,

5. &s3c_device_wdt,

6. &s3c_device_i2c0,

7. &s3c_device_iis,

8. &mini2440_device_eth,

9. &s3c24xx_uda134x,

10. &s3c_device_nand,

11. &s3c_device_sdi,

12. &s3c_device_usbgadget,

13. };

static struct platform_device *mini2440_devices[] __initdata = {

&s3c_device_usb,

&s3c_device_rtc,

&s3c_device_lcd,

&s3c_device_wdt,

&s3c_device_i2c0,

&s3c_device_iis,

&mini2440_device_eth,

&s3c24xx_uda134x,

&s3c_device_nand,

&s3c_device_sdi,

&s3c_device_usbgadget,

};

这个就是mini2440的所有外设资源了，每个外设的具体定义在/arch/arm/plat-s3c24xx/devs.c，下面以s3c_device_lcd为例说明，其他的类似。s3c_device_lcd在devs.c中它定义为：

1. struct platform_device s3c_device_lcd = {

2. .name = "s3c2410-lcd",

3. .id = -1,

4. .num_resources = ARRAY_SIZE(s3c_lcd_resource),

5. .resource = s3c_lcd_resource,

6. .dev = {

7. .dma_mask = &s3c_device_lcd_dmamask,

8. .coherent_dma_mask = 0xffffffffUL

9. }

10. };

struct platform_device s3c_device_lcd = {

.name = "s3c2410-lcd",

.id = -1,

.num_resources = ARRAY_SIZE(s3c_lcd_resource),

.resource = s3c_lcd_resource,

.dev = {

.dma_mask = &s3c_device_lcd_dmamask,

.coherent_dma_mask = 0xffffffffUL

}

};

可以看出，它占用的资源s3c_lcd_resource，定义如下：

1. staticstruct resource s3c_lcd_resource[] = {

2. [0] = {

3. .start = S3C24XX_PA_LCD,

4. .end = S3C24XX_PA_LCD + S3C24XX_SZ_LCD - 1,

5. .flags = IORESOURCE_MEM,

6. },

7. [1] = {

8. .start = IRQ_LCD,

9. .end = IRQ_LCD,

10. .flags = IORESOURCE_IRQ,

11. }

12. };

static struct resource s3c_lcd_resource[] = {

[0] = {

.start = S3C24XX_PA_LCD,

.end = S3C24XX_PA_LCD + S3C24XX_SZ_LCD - 1,

.flags = IORESOURCE_MEM,

[1] = {

.start = IRQ_LCD,

.end = IRQ_LCD,

.flags = IORESOURCE_IRQ,

}

};

这是一个数组，有两个元素，说明lcd占用了系统两个资源，一个资源类型是IORESOURCE_MEM代表io内存，起始地址S3C24XX_PA_LCD，这个是LCDCON1寄存器的地址。另外一个资源是中断信号线。
四. platform设备驱动
如果要将所写的驱动程序注册成platform驱动，那么所做的工作就是初始化一个platform_driver，然后调用platform_driver_register进行注册。
1. 基本数据机构platform_driver

1. struct platform_driver {

2. int (*probe)(struct platform_device *);

3. int (*remove)(struct platform_device *);

4. void (*shutdown)(struct platform_device *);

5. int (*suspend)(struct platform_device *, pm_message_t state);

6. int (*resume)(struct platform_device *);

7. struct device_driver driver;

8. struct platform_device_id *id_table;

9. };

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;

struct platform_device_id *id_table;

};

这是platform驱动基本的数据结构，在驱动程序中我们要做的就是声明一个这样的结构并初始化。下面是lcd驱动程序对它的初始化：

1. staticstruct platform_driver s3c2412fb_driver = {

2. .probe = s3c2412fb_probe,

3. .remove = s3c2410fb_remove,

4. .suspend = s3c2410fb_suspend,

5. .resume = s3c2410fb_resume,

6. .driver = {

7. .name = "s3c2412-lcd",

8. .owner = THIS_MODULE,

9. },

10. };

static struct platform_driver s3c2412fb_driver = {

.probe = s3c2412fb_probe,

.remove = s3c2410fb_remove,

.suspend = s3c2410fb_suspend,

.resume = s3c2410fb_resume,

.driver = {

.name = "s3c2412-lcd",

.owner = THIS_MODULE,

};

上面几个函数是我们要实现的，它将赋值给device_driver中的相关成员，probe函数是用来查询特定设备是够真正存在的函数。当设备从系统删除的时候调用remove函数。
2. 注册函数platform_driver_register

1. int platform_driver_register(struct platform_driver *drv)

2. {

3. drv->driver.bus = &platform_bus_type;

4. if (drv->probe)

5. drv->driver.probe = platform_drv_probe;

6. if (drv->remove)

7. drv->driver.remove = platform_drv_remove;

8. if (drv->shutdown)

9. drv->driver.shutdown = platform_drv_shutdown;

10. return driver_register(&drv->driver);

11. }

int platform_driver_register(struct platform_driver *drv)

{

drv->driver.bus = &platform_bus_type;

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);

}

这个函数首先使驱动属于platform_bus_type总线，将platform_driver结构中的定义的probe，remove,shutdown赋值给device_driver结构中的相应成员，以供linux设备模型核心调用，然后调用driver_regster将设备驱动注册到linux设备模型核心中。
五. 各环节的整合
前面提到mini2440板级初始化程序将它所有的platform设备注册到了linux设备模型核心中，在/sys/devices/platform目录中都有相应的目录表示。platform驱动则是由各个驱动程序模块分别注册到系统中的。但是他们是如何联系起来的呢，这就跟linux设备模型核心有关系了。在ldd3中的linux设备模型的各环节的整合中有详细的论述。这里简要说明一下platform实现的方法。每当注册一个platform驱动的时候就会调用driver_register，这个函数的调用会遍历设备驱动所属总线上的所有设备，并对每个设备调用总线的match函数。platform驱动是属于platform_bus_type总线，所以调用platform_match函数。这个函数实现如下：

1. staticint platform_match(struct device *dev,struct device_driver *drv)

2. {

3. struct platform_device *pdev = to_platform_device(dev);

4. struct platform_driver *pdrv = to_platform_driver(drv);

6. /* match against the id table first */

7. if (pdrv->id_table)

8. return platform_match_id(pdrv->id_table, pdev) != NULL;

9. /* fall-back to driver name match */

10. return (strcmp(pdev->name, drv->name) == 0);

11. }

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);

}

这个函数将device结构转换为platform_devcie结构，将device_driver结构转换为platform_driver结构，并调用platform_match_id对设备与驱动相关信息进行比较。如果没有比较成功会返回0,以便进行下一个设备的比较，如果比较成功就会返回1,并且将device结构中的driver指针指向这个驱动。然后调用device_driver中的probe函数,在lcd驱动中就是s3c2412fb_probe。这个函数是我们要编写的函数。这个函数检测驱动的状态，并且测试能否真正驱动设备，并且做一些初始化工作。

总结（个人总结）：