Linux的Platform总线结构体怎么使用

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本篇内容主要讲解“Linux 的 Platform 总线结构体怎么使用”，感兴趣的朋友不妨来看看。本文介绍的方法操作简单快捷，实用性强。下面就让丸趣 TV 小编来带大家学习“Linux 的 Platform 总线结构体怎么使用”吧!

一、概念

嵌入式系统中有很多的物理总线：I2c、SPI、USB、uart、PCIE、APB、AHB

linux 从 2.6 起就加入了一套新的驱动管理和注册的机制 platform 平台总线，是一条虚拟的总线, 并不是一个物理的总线。

相比 PCI、USB，它主要用于描述 SOC 上的片上资源。platform 所描述的资源有一个共同点：在 CPU 的总线上直接取址。

平台设备会分到一个名称 (用在驱动绑定中) 以及一系列诸如地址和中断请求号 (IRQ) 之类的资源。

设备用 platform_device 表示，驱动用 platform_driver 进行注册。

与传统的 bus/device/driver 机制相比，platform 由内核进行统一管理，在驱动中使用资源，提高了代码的安全性和可移植性。

二、platform

1. platform 总线两个最重要的结构体

platform 维护的所有的驱动都必须要用该结构体定义：

platform_driver

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; };

该结构体，用于注册驱动到 platform 总线，

成员含义 probe 当驱动和硬件信息匹配成功之后，就会调用 probe 函数，驱动所有的资源的注册和初始化全部放在 probe 函数中 remove 硬件信息被移除了，或者驱动被卸载了，全部要释放，释放资源的操作就放在该函数中 struct device_driver driver 内核维护的所有的驱动必须包含该成员，通常 driver- name 用于和设备进行匹配 const struct platform_device_id *id_table 往往一个驱动可能能同时支持多个硬件，这些硬件的名字都放在该结构体数组中

我们编写驱动的时候往往需要填充以上几个成员

platform_device

platform 总线用于描述设备硬件信息的结构体，包括该硬件的所有资源(io，memory、中断、DMA 等等)。

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; /* MFD cell pointer */ struct mfd_cell *mfd_cell; /* arch specific additions */ struct pdev_archdata archdata; };

成员含义 const char*name 设备的名字，用于和驱动进行匹配的 struct devicedev 内核中维护的所有的设备必须包含该成员，u32num_resources 资源个数 struct resource*resource 描述资源

struct devicedev- release()必须实现，

其中描述硬件信息的成员 struct resource

0x139d0000

struct resource { resource_size_t start; // 表示资源的起始值， resource_size_t end; // 表示资源的最后一个字节的地址，  如果是中断，end 和 satrt 相同  const char *name; //  可不写  unsigned long flags; // 资源的类型  struct resource *parent, *sibling, *child; }; flags 的类型说明  #define IORESOURCE_MEM 0x00000200 // 内存  #define IORESOURCE_IRQ 0x00000400 // 中断

内核管理的所有的驱动，都必须包含一个叫 struct device_driver 成员，// 男性描述的硬件，必须包含 struct device 结构体成员。 // 女性

struct device_driver { const char *name; struct bus_type *bus; struct module *owner; const char *mod_name; /* used for built-in modules */ bool suppress_bind_attrs; /* disables bind/unbind via sysfs */ const struct of_device_id *of_match_table; const struct acpi_device_id *acpi_match_table; 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 (*resume) (struct device *dev); const struct attribute_group **groups; const struct dev_pm_ops *pm; struct driver_private *p; };

其中：

const char *name;

用于和硬件进行匹配。

内核描述硬件，必须包含 struct device 结构体成员：

struct device { struct device *parent; struct device_private *p; struct kobject kobj; const char *init_name; /* initial name of the device */ const struct device_type *type; struct mutex mutex; /* mutex to synchronize calls to * its driver. */ struct bus_type *bus; /* type of bus device is on */ struct device_driver *driver; /* which driver has allocated this device */ void *platform_data; /* Platform specific data, device core doesn t touch it */ struct dev_pm_info power; struct dev_pm_domain *pm_domain; #ifdef CONFIG_PINCTRL struct dev_pin_info *pins; #endif #ifdef CONFIG_NUMA int numa_node; /* NUMA node this device is close to */ #endif u64 *dma_mask; /* dma mask (if dma able device) */ u64 coherent_dma_mask;/* Like dma_mask, but for alloc_coherent mappings as not all hardware supports 64 bit addresses for consistent allocations such descriptors. */ struct device_dma_parameters *dma_parms; struct list_head dma_pools; /* dma pools (if dma ble) */ struct dma_coherent_mem *dma_mem; /* internal for coherent mem override */ #ifdef CONFIG_DMA_CMA struct cma *cma_area; /* contiguous memory area for dma allocations */ #endif /* arch specific additions */ struct dev_archdata archdata; struct device_node *of_node; /* associated device tree node */ struct acpi_dev_node acpi_node; /* associated ACPI device node */ dev_t devt; /* dev_t, creates the sysfs  dev  */ u32 id; /* device instance */ spinlock_t devres_lock; struct list_head devres_head; struct klist_node knode_class; struct class *class; const struct attribute_group **groups; /* optional groups */ void (*release)(struct device *dev); struct iommu_group *iommu_group; bool offline_disabled:1; bool offline:1; };

其中：

void (*release)(struct device *dev);

不能为空。

2. 如何注册

要用注册一个 platform 驱动的步骤

1)注册驱动 platform_device_register

/** * platform_device_register - add a platform-level device * @pdev: platform device we re adding */ int platform_device_register(struct platform_device *pdev) { device_initialize( pdev- dev); arch_setup_pdev_archdata(pdev); return platform_device_add(pdev); }

2) 注册设备 platform_driver_register

#define platform_driver_register(drv) \ __platform_driver_register(drv, THIS_MODULE)

三、举例

1. 开发步骤

platform 总线下驱动的开发步骤是：

设备

需要实现的结构体是：platform_device。

1)初始化 resource 结构变量

2)初始化 platform_device 结构变量

3)向系统注册设备：platform_device_register。

以上三步，必须在设备驱动加载前完成，即执行 platform_driver_register()之前，原因是驱动注册时需要匹配内核中所有已注册的设备名。

platform_driver_register()中添加 device 到内核最终还是调用的 device_add 函数。

Platform_device_add 和 device_add 最主要的区别是多了一步 insert_resource(p, r)，即将 platform 资源 (resource) 添加进内核，由内核统一管理。

驱动

驱动注册中，需要实现的结构体是：platform_driver。

在驱动程序的初始化函数中，调用了 platform_driver_register()注册 platform_driver。

需要注意的是：platform_driver 和 platform_device 中的 name 变量的值必须是相同的【在不考虑设备树情况下，关于设备树，后面会写新的文章详细讲述】。

这样在 platform_driver_register() 注册时，会将当前注册的 platform_driver 中的 name 变量的值和已注册的所有 platform_device 中的 name 变量的值进行比较，只有找到具有相同名称的 platform_device 才能注册成功。

当注册成功时，会调用 platform_driver 结构元素 probe 函数指针。

实例 1

本例比较简单，只用于测试 platform_driver 和 platform_device 是否可以匹配成功。

左边是 platform_device 结构体注册的代码，右边是 platform_driver 结构体注册的代码。

platform_driver 定义和注册：

1 #include  linux/init.h  2 #include  linux/module.h  3 #include  linux/platform_device.h  4 #include  linux/ioport.h  5 6 static int hello_probe(struct platform_device *pdev) 7 { 8 printk( match ok \n  9 return 0; 10 } 11 static int hello_remove(struct platform_device *pdev) 12 { 13 printk( hello_remove \n  14 return 0; 15 } 16 static struct platform_driver hello_driver = 17 { 18 .probe = hello_probe, 19 .driver.name =  duang , 20 .remove = hello_remove, 21 }; 22 static int hello_init(void) 23 { 24 printk( hello_init \n  25 return platform_driver_register( hello_driver); 26 } 27 static void hello_exit(void) 28 { 29 printk( hello_exit \n  30 platform_driver_unregister( hello_driver); 31 return; 32 } 33 MODULE_LICENSE(GPL  34 module_init(hello_init); 35 module_exit(hello_exit);

platform_device 定义和注册：

1 #include  linux/init.h  2 #include  linux/module.h  3 #include  linux/platform_device.h  4 #include  linux/ioport.h  5 6 static void hello_release(struct device *dev) 7 { 8 return; 9 } 10 static struct platform_device hello_device = 11 { 12 .name =  duang , 13 .id = -1, 14 .dev.release = hello_release, 15 }; 16 17 18 static int hello_init(void) 19 { 20 printk( hello_init \n  21 return platform_device_register( hello_device); 22 23 } 24 static void hello_exit(void) 25 { 26 printk( hello_exit \n  27 platform_device_unregister( hello_device); 28 return; 29 } 30 MODULE_LICENSE(GPL  31 module_init(hello_init); 32 module_exit(hello_exit);

该程序只用于测试 platform 框架是否可以成功匹配，struct platform_device hello_device 并没有设置任何硬件信息。

Makfile

1 ifneq ($(KERNELRELEASE),) 2 obj-m:=device.o driver.o 3 else 4 KDIR :=/lib/modules/$(shell uname -r)/build 5 PWD :=$(shell pwd) 6 all: 7 make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules 8 clean: 9 rm -f *.ko *.o *.mod.o *.symvers *.cmd *.mod.c *.order 0 endif

该 makefile 可以同时将两个 C 文件编译成 ko 文件。

编译：

编译

编译生成的文件：

在这里插入图片描述

加载模块

清空 log 信息  sudo dmesg -c

匹配成功

实例 2

给结构体 platform_device 增加硬件信息，并在内核中能够读取出来。本例向结构体 hello_device 增加信息如下：

基址寄存器地址 0x139d0000，该地址的空间是 0x4

中断号 199【注意】实际的内核中会把外设的中断号根据 HW id(通常 soc 厂商设备 soc 的时候会给每一个中断源定义好唯一的 ID)计算出一个新的中断号，该中断号会被 cpu 所识别。

device.c

struct resource res[]={ [0] ={ .start = 0x139d0000, .end = 0x139d0000 + 0x3, .flags = IORESOURCE_MEM, }, [1] ={ .start = 199, .end = 199, .flags = IORESOURCE_IRQ, }, }; static struct platform_device hello_device = { .name =  duang , .id = -1, .dev.release = hello_release, .num_resources = ARRAY_SIZE(res), .resource = res, };

driver.c

static int hello_probe(struct platform_device *pdev) { printk( match ok \n  printk( mem = %x \n ,pdev- resource[0].start); printk(irq = %d \n ,pdev- resource[1].start); // 注册中断、申请内存  return 0; }

重新编译，卸载第一个例子的模块，并清除 log：

make sudo rmmod device sudo rmmod driver sudo dmesg -c

执行

由结果可知，probe 函数正确读取到了硬件信息。

四、platform_device 是如何管理的?

1. 没有设备树

在没有设备树的时候，以三星 Cortex-A8 s5pc100 为例，硬件信息放在以下位置

arch\arm\mach-s5pc100\Mach-smdkc100.c arch\arm\plat-samsung\

注册 platform_device

platform_device 定义

该数组存放了，内核启动需要初始化的硬件的信息。

2. 如果有设备树

内核会有设备初始化的完整代码，会在内核启动的时候把设备树信息解析初始化，把硬件信息初始化到对应的链表中。在总线匹配成功后，会把硬件的信息传递给 probe()函数。

四、总线相关的其他的知识点

1. 内核总线相关结构体变量

内核维护的所有的总线都需要用以下结构体注册一个变量。

struct bus_type { const char *name; const char *dev_name; struct device *dev_root; struct device_attribute *dev_attrs; /* use dev_groups instead */ const struct attribute_group **bus_groups; const struct attribute_group **dev_groups; const struct attribute_group **drv_groups; int (*match)(struct device *dev, struct device_driver *drv); int (*uevent)(struct device *dev, struct kobj_uevent_env *env); int (*probe)(struct device *dev); int (*remove)(struct device *dev); void (*shutdown)(struct device *dev); int (*online)(struct device *dev); int (*offline)(struct device *dev); int (*suspend)(struct device *dev, pm_message_t state); int (*resume)(struct device *dev); const struct dev_pm_ops *pm; struct iommu_ops *iommu_ops; struct subsys_private *p; struct lock_class_key lock_key; };

platform 总线变量的定义 struct bus_type platform_bus_type 定义如下：

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

其中最重要的成员是 **.match**。

当有设备的硬件信息注册到 platform_bus_type 总线的时候，会遍历所有 platform 总线维护的驱动，通过名字来匹配，如果相同，就说明硬件信息和驱动匹配，就会调用驱动的 platform_driver – probe 函数, 初始化驱动的所有资源，让该驱动生效。

当有设备的驱动注册到 platform_bus_type 总线的时候，会遍历所有 platform 总线维护的硬件信息，通过名字来匹配，如果相同，就说明硬件信息和驱动匹配，就会调用驱动的 platform_driver – probe 函数, 初始化驱动的所有资源，让该驱动生效。

注册位置