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Linux设备驱动之platform

根据Linux设备模型可知,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 内存空间的外设等却不依附于此类总线。基于这一背景,Linux设计了一种虚拟的总线,称为platform总线,相应的设备称为platform_device,而驱动称为platform_driver。


设计目的

  • 兼容设备模型

    使得设备被挂接在一个总线上,因此,符合 Linux 2.6 的设备模型。其结果是,配套的sysfs结点、设备电源管理都成为可能。
  • BSP和驱动隔离

    在BSP中定义platform设备和设备使用的资源、设备的具体配置信息。而在驱动中,只需要通过通用API去获取资源和数据,做到了板相关代码和驱动代码的分离,使得驱动具有更好的可扩展性和跨平台性。

软件架构

内核中Platform设备有关的实现位于include/linux/platform_device.h和drivers/base/platform.c两个文件中,它的软件架构如下:
platform architecture

由图片可知,Platform设备在内核中的实现主要包括三个部分:

  • Platform Bus,基于底层bus模块,抽象出一个虚拟的Platform bus,用于挂载Platform设备;
  • Platform Device,基于底层device模块,抽象出Platform Device,用于表示Platform设备;
  • Platform Driver,基于底层device_driver模块,抽象出Platform Driver,用于驱动Platform设备。

platform_device

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S3C2440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。

/* defined in <linux/platform_device.h> */
struct platform_device {
    const char * name; / * 设备名 */
    u32 id; /* 用于标识该设备的ID */
    struct device dev; /* 真正的设备(Platform设备只是一个特殊的设备,因此其核心逻辑还是由底层的模块实现)*/
    u32 num_resources; / * 设备所使用各类资源数量 */
    struct resource * resource; / * 资源 */
};

/* defined in <linux/ioport.h> */
struct resource {
    resource_size_t start; /* 资源起始 */
    resource_size_t end; /* 结束 */
    const char *name;
    unsigned long flags; /* 类型 */
    struct resource *parent, *sibling, *child;
};
/* 设备驱动获取BSP定义的resource */
struct resource *platform_get_resource(struct platform_device *, unsigned int flags, unsigned int num);

#include <linux/platform_device.h>
int platform_device_register(struct platform_device *);   
void platform_device_unregister(struct platform_device *);

Tip: 和板级紧密相关的资源描述放在dev.paltform_data中。

paltform_driver

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 device_driver driver;
};

#include <linux/platform_device.h>
int platform_driver_register(struct platform_driver *);   
void platform_driver_unregister(struct platform_driver *);

platform_bus

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,正是此成员函数确定了 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);
}

References

1. Linux Device Drivers
2. Linux设备驱动开发详解(宋宝华第二版)
3. 窝窝科技


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