【linux kernel】linux的platform设备驱动框架分析

编程入门行业动态更新时间:2024-10-20 13:45:41

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【linux kernel】linux的platform设备驱动框架分析

文章目录

- - 一、简介
  - 二、platform总线
  - 三、platform设备和驱动的匹配过程
  - 四、platrom驱动和platform设备
  - 五、platform驱动设计
  - 六、代码示例

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一、简介

二、platform总线

在linux内核中，使用struct bus_type描述一个总线，为了抽象出platform这个虚拟总线，其定义如下（/drivers/base/platform.c）：

struct bus_type platform_bus_type = {.name		= "platform",.dev_groups	= platform_dev_groups,.match		= platform_match,.uevent		= platform_uevent,.pm		= &platform_dev_pm_ops,
};

platform总线的注册由platform_bus_init()完成：

int __init platform_bus_init(void)
{int error;early_platform_cleanup();error = device_register(&platform_bus);if (error)return error;error =  bus_register(&platform_bus_type);if (error)device_unregister(&platform_bus);of_platform_register_reconfig_notifier();return error;
}

该函数在linux内核启动过程中，在driver_init()中被调用，从而向linux内核注册了platform总线。

三、platform设备和驱动的匹配过程

在定义platform总线的时候就定了该总线下设备和驱动的具体匹配过程，由platform_match()实现：

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);/* When driver_override is set, only bind to the matching driver */if (pdev->driver_override)return !strcmp(pdev->driver_override, drv->name);/* Attempt an OF style match first */if (of_driver_match_device(dev, drv))return 1;/* Then try ACPI style match */if (acpi_driver_match_device(dev, drv))return 1;/* Then try to match against the id table */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);
}

从上述代码可知，platform设备和驱动的匹配分为了四种方式处理：

1、基于设备树的匹配方式。

struct device_driver结构中有个名为of_match_table的成员变量，此成员变量保存着驱动的compatible匹配表，
在设备树中的每个设备节点的compatible属性会和of_match_table表中的所有成员比较，查看是否存在相同的条目，如果存在则表示设备和此驱动匹配，设备和驱动匹配成功以后probe函数就会执行（这个过程是由linux设备驱动模型中的总线去完成）。

2、ACPI的匹配方式。
3、id_table 匹配。

每个struct platform_driver有一个id_table成员变量，用于保存很多id信息，这些id信息存放着这个platform驱动所支持的驱动类型。

4、比较name字段

如果第三种匹配方式的id_table不存在，就直接比较驱动和设备的name字段是否相等，如果相等则匹配成功；反之匹配不成功。

一般设备驱动为了兼容性都支持设备树和无设备树两种匹配方式。也就是第一种匹配方式一般都会存在，第三种和第四种只要存在一种就可以，一般
用的最多的还是第四种，也就是直接比较驱动和设备的name字段，因为这种方式最简单了。

四、platrom驱动和platform设备

前文已经提到：挂接在platform总线上的驱动称为platform驱动，由struct platform_driver描述，挂接在platorm总线上的设备称为platform设备，由struct platform_device描述。要想开发基于platform设备驱动驱动框架的驱动程序，一定离不开这两个数据结构。首先来看看platform驱动的描述者struct platform_driver，该结构定义如下（/include/linux/platform_device.h）：

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;const struct platform_device_id *id_table;bool prevent_deferred_probe;
};

probe：当驱动与设备匹配成功以后.probe函数就会执行，这是一个非常重要的函数，一般驱动的提供者都会设计该函数。
remove：当platform驱动移除的时候，.remove指向的函数将执行。
shutdown、suspend和resume：与电源管理相关的函数。
driver：为device_driver结构体变量，相当于C++中的基类，提供了最基础的驱动框架。plaform_driver继承了这个基类，然后在此基础上又添加了一些特有的成员变量。
id_table：描述platform设备的id_table表，platform总线匹配驱动和设备的时候会使用。
prevent_deferred_probe：布尔类型变量（内部参数），用于防止驱动程序请求延迟probe，以避免进一步的徒劳的探测尝试。

再看看platform设备的描述者struct platform_device，定义如下（/include/linux/platform_device.h）：

struct platform_device {const char	*name;int		id;bool		id_auto;struct device	dev;u32		num_resources;struct resource	*resource;const struct platform_device_id	*id_entry;char *driver_override; /* Driver name to force a match *//* MFD cell pointer */struct mfd_cell *mfd_cell;/* arch specific additions */struct pdev_archdata	archdata;
};

name ：name表示设备名字，该参数要和所使用的platform驱动的name字段相同，否则设备就无法匹配到对应的驱动。
id：设备id。
dev：linux内核面向对象的具体体现，用于描述platform_device的基类。
num_resources：表示资源的数量。
resource：表示资源，也就是设备的信息，比如外设寄存器等。Linux内核使用struct resource结构体表示资源。
id_entry：platform设备对应的id匹配表实例，在platform总线匹配驱动和设备的时候会使用到。

五、platform驱动设计

platform驱动设计的总体思路分为两种：

（1）使用【struct platform_device + struct platform_driver】的方式实现。

在这种实现方式中，需要实现描述设备信息的struct platform_device结构，并需要使用platform_device来描述具体的设备信息，然后使用platform_device_register()函数将设备信息注册到 Linux 内核中；如果不再使用platform了，可以通过platform_device_unregister()函数注销相应的platform设备。

这种方式在不支持设备树的linux内核中使用！

（2）使用【struct platform_driver + 设备树】的方式来实现。

在编写 platform 驱动的时候，首先定义一个struct platform_driver结构体变量，然后实现结构体中的各个成员变量，重点是实现匹配方法以及probe函数。当驱动和设备匹配成功以后.probe函数就会执行，具体的驱动程序在 probe 函数里面编写。当定义并初始化好 platform_driver 结构体变量以后，需要在驱动入口函数里面调用platform_driver_register()函数向Linux内核注册一个platform驱动。

注意，如果linux内核支持设备树，就可以不需要再使用struct platform_device来描述设备，直接使用设备树去描述设备的信息。当然，如果
一定要用struct platform_device来描述设备信息也是可以的。
基于新版的linux内核的platform驱动的开发，通常是通过设备树来描述设备信息，我们只需要实现对应的platform驱动即可。

六、代码示例

本小节基于【struct platform_driver + 设备树】给出一个基本的platform驱动的设计结构。

首先使用设备树描述设备的信息：

	debug_device_node {compatible = "iriczhao_debug";pinctrl-0 = <&pinctrl_usdhc2_8bit>;pinctrl-1 = <&pinctrl_usdhc2_8bit_100mhz>;pinctrl-2 = <&pinctrl_usdhc2_8bit_200mhz>;bus-width = <8>;non-removable;status = "okay";};

上述代码描述了一个名为debug_device_node的设备节点，给出了compatible属性值。

platform驱动设计：

#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>#include <linux/kthread.h>#include <linux/platform_device.h>#include <linux/delay.h>static int platform_demo_probe(struct platform_device *dev)
{   printk("\r\n>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>\r\n");printk("do platform_demo_probe\r\n");printk("\r\n>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>\r\n");return 0;
}static int platform_demo_remove(struct platform_device *dev)
{printk("do platform_demo_remove\r\n");return 0;
}static const struct of_device_id platform_demo_id[] = {{ patible = "iriczhao_debug" },{ /* Sentinel */ }
};MODULE_DEVICE_TABLE(of, platform_demo_id);static struct platform_driver platform_demo_driver = {.probe = platform_demo_probe,.remove = platform_demo_remove,.driver = {.name = "dd",.of_match_table = platform_demo_id,}
};static int __init platform_demo_init(void)
{printk("do platform_demo_init\r\n");return platform_driver_register(&platform_demo_driver);
}static void __exit platform_demo_exit(void)
{printk("do platform_demo_exit\r\n");platform_driver_unregister(&platform_demo_driver);
}module_init(platform_demo_init);
module_exit(platform_demo_exit);MODULE_AUTHOR("IRIC");
MODULE_LICENSE("GPL");

以模块方式构建上述代码，运行后结果如下：

从上述结果可知：
platform驱动和对应的设备匹配成功，且.probe指向的函数得以执行，当模块退出时，platform驱动将被移除，这时候.remove指向的函数得以执行。结果符合程序预期效果！

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