Linux platform总线(1)：总体框架

PlatForm设备驱动：

一、platform总线、设备与驱动

1.一个现实的Linux设备和驱动通常都需要挂接在一种总线上，对于本身依附于PCI、USB、I2C、SPI等的设备而言，这自然不是问题，

但是在嵌入式系统里面，SoC系统中集成的独立的外设控制器、挂接在SoC内存空间的外设等确不依附于此类总线。

基于这一背景，Linux发明了一种虚拟的总线，称为platform总线，相应的设备称为platform_device，而驱动成为platform_driver。

2.注意，所谓的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Linux系统提供的一种附加手段，

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，而它们本身就是字符设备。

3.基于Platform总线的驱动开发流程如下：

（1）定义初始化platformbus

（2）定义各种platformdevices

（3）注册各种platformdevices

（4）定义相关platformdriver

（5）注册相关platformdriver

（6）操作相关设备

4.平台相关结构

//platform_device结构体

structplatform_device{

constchar*name;/*设备名*/

u32id;//设备id，用于给插入给该总线并且具有相同name的设备编号，如果只有一个设备的话填-1。

structdevicedev;//结构体中内嵌的device结构体。

u32num_resources;/*设备所使用各类资源数量*/

structresource*resource;/*//定义平台设备的资源*/

};

//平台资源结构

structresource{

resource_size_tstart;//定义资源的起始地址

resource_size_tend;//定义资源的结束地址

constchar*name;//定义资源的名称

unsignedlongflags;//定义资源的类型，比如MEM，IO，IRQ，DMA类型

structresource*parent,*sibling,*child;

};

//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。

structplatform_driver{

int(*probe)(structplatform_device*);

int(*remove)(structplatform_device*);

void(*shutdown)(structplatform_device*);

int(*suspend)(structplatform_device*,pm_message_tstate);

int(*suspend_late)(structplatform_device*,pm_message_tstate);

int(*resume_early)(structplatform_device*);

int(*resume)(structplatform_device*);

structpm_ext_ops*pm;

structdevice_driverdriver;

};

//系统中为platform总线定义了一个bus_type的实例platform_bus_type，

structbus_typeplatform_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。

staticintplatform_match(structdevice*dev,structdevice_driver*drv)

{

structplatform_device*pdev;

pdev=container_of(dev,structplatform_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：

intplatform_add_devices(structplatform_device**devs,intnum);

//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.platformbus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(platformdevices)注册到平台总线中(platformbus)

3.平台驱动(platformdriver)与平台设备(platformdevice)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。

二．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__initplatform_bus_init(void)

{

interror;

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

//structdeviceplatform_bus={

//.init_name="platform",

//};

error=device_register(&platform_bus);//将平台bus作为一个设备注册，出现在device目录

if(error)

returnerror;

//接着bus_register(&platform_bus_type)注册了platform_bus_type总线.

/*

structbus_typeplatform_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，将出现在bus目录下

if(error)

device_unregister(&platform_bus);

returnerror;

}

//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。

staticintplatform_match(structdevice*dev,structdevice_driver*drv)

{

structplatform_device*pdev=to_platform_device(dev);

structplatform_driver*pdrv=to_platform_driver(drv);

/*matchagainsttheidtablefirst*/

if(pdrv->id_table)

returnplatform_match_id(pdrv->id_table,pdev)!=NULL;

/*fall-backtodrivernamematch*/

return(strcmp(pdev->name,drv->name)==0);//比较设备和驱动的名称是否一样

}

staticconststructplatform_device_id*platform_match_id(structplatform_device_id*id,structplatform_device*pdev)

{

while(id->name[0]){

if(strcmp(pdev->name,id->name)==0){

pdev->id_entry=id;

returnid;

}

id++;

}

returnNULL;

}

//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

staticintplatform_uevent(structdevice*dev,structkobj_uevent_env*env)

{

structplatform_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);

return0;

}

//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：

staticstructkset_uevent_opsdevice_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，

三．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。

3.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structresource结构体成员，后者没有。

platform_device_register在device_register的基础上增加了structresource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.

*/

intplatform_device_register(structplatform_device*pdev)

{

device_initialize(&pdev->dev);//初始化platform_device内嵌的device

returnplatform_device_add(pdev);//把它注册到platform_bus_type上

}

intplatform_device_add(structplatform_device*pdev)

{

inti,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;inum_resources;i++){

structresource*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;

elseif(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;

}

//将资源插入父节点，也就是出现在父节点目录层次下

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

printk(KERN_ERR"%s:failedtoclaimresource%d\n",dev_name(&pdev->dev),i);ret=-EBUSY;

gotofailed;

}

}

pr_debug("Registeringplatformdevice'%s'.Parentat%s\n",dev_name(&pdev->dev),dev_name(pdev->dev.parent));

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

if(ret==0)

returnret;

failed:

while(--i>=0){

structresource*r=&pdev->resource[i];

unsignedlongtype=resource_type(r);

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

release_resource(r);

}

returnret;

}

4.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

structplatform_device*platform_device_alloc(constchar*name,intid)

{

structplatform_object*pa;

/*

structplatform_object{

structplatform_devicepdev;

charname[1];

};

*/

pa=kzalloc(sizeof(structplatform_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;

}

returnpa&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：

structplatform_device*platform_device_register_simple(constchar*name,intid,structresource*res,unsignedintnum)

{

structplatform_device*pdev;

intretval;

pdev=platform_device_alloc(name,id);

if(!pdev){

retval=-ENOMEM;

gotoerror;

}

if(num){

retval=platform_device_add_resources(pdev,res,num);

if(retval)

gotoerror;

}

retval=platform_device_add(pdev);

if(retval)

gotoerror;

returnpdev;

error:

platform_device_put(pdev);

returnERR_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platformdevice，函数也根据res参数分配资源，看看platform_device_add_resources()函数：

intplatform_device_add_resources(structplatform_device*pdev,structresource*res,unsignedintnum)

{

structresource*r;

r=kmalloc(sizeof(structresource)*num,GFP_KERNEL);//为资源分配内存空间

if(r){

memcpy(r,res,sizeof(structresource)*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;

}

returnr0:-ENOMEM;

}

四．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()，

platformdriver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.

intplatform_driver_register(structplatform_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;

returndriver_register(&drv->driver);//注册驱动

}

//然后设定了platform_driver内嵌的driver的probe、remove、shutdown函数。

staticintplatform_drv_probe(structdevice*_dev)

{

structplatform_driver*drv=to_platform_driver(_dev->driver);

structplatform_device*dev=to_platform_device(_dev);

returndrv->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

/*

staticstructplatform_driverserial8250_isa_driver={

.probe=serial8250_probe,

.remove=__devexit_p(serial8250_remove),

.suspend=serial8250_suspend,

.resume=serial8250_resume,

.driver={

.name="serial8250",

.owner=THIS_MODULE,

},

};

*/

}

staticintplatform_drv_remove(structdevice*_dev)

{

structplatform_driver*drv=to_platform_driver(_dev->driver);

structplatform_device*dev=to_platform_device(_dev);

returndrv->remove(dev);

}

staticvoidplatform_drv_shutdown(structdevice*_dev)

{

structplatform_driver*drv=to_platform_driver(_dev->driver);

structplatform_device*dev=to_platform_device(_dev);

drv->shutdown(dev);

}

//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platformbus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。