Linux平台总线驱动设备模型

时间：2021-08-19 06:58:09

platform总线是一种虚拟的总线，相应的设备则为platform_device，而驱动则为platform_driver。Linux 2.6的设备驱动模型中，把I2C、RTC、LCD等都归纳为platform_device。

总线将设备和驱动绑定，在系统每注册一个设备的时候，会寻找与之匹配的驱动；相反的，在系统每注册一个驱动的时候，会寻找与之匹配的设备，而匹配由总线完成。

Linux2.6系统中定义了一个bus_type的实例platform_bus_type

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  1. struct bus_type platform_bus_type = {
  2. .name       = "platform",
  3. .dev_attrs  = platform_dev_attrs,
  4. .match      = platform_match,       //设备和驱动使用match函数来判断是否匹配
  5. .uevent     = platform_uevent,
  6. .pm     = PLATFORM_PM_OPS_PTR,
  7. };
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  1. /* platform_match函数用于匹配总线中的驱动和设备 */
  2. static int platform_match(struct device *dev, struct device_driver *drv)
  3. {
  4. struct platform_device *pdev = to_platform_device(dev);
  5. 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. }

platform_match函数首先判断是否由id_table，如果有则使用id_table来进行匹配，否则，判断platform_device和platform_driver成员里的name，如果二者的name字段相同则匹配，如果匹配则调用platform_driver的probe函数。

platform_device结构体的定义

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  1. struct platform_device {
  2. const char  * name;         /* 名字 */
  3. int     id;
  4. struct device   dev;
  5. u32     num_resources;      /* 资源总数 */
  6. struct resource * resource; /* 资源 */
  7. struct platform_device_id   *id_entry;
  8. };

其中有个重要的成员是resource，是设备的资源信息，如IO地址，中断号等。

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  1. struct resource {
  2. resource_size_t start;      //资源的起始值
  3. resource_size_t end;        //资源的结束值
  4. const char *name;
  5. unsigned long flags;        //资源的类型，如IORESOURCE_IO,IORESOURCE_MEM,IORESOURCE_IRQ,IORESOURCE_DMA
  6. struct resource *parent, *sibling, *child;
  7. };

有的设备可能有多个资源，通常使用platform_get_resource函数来获取资源

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  1. /**
  2. * platform_get_resource - get a resource for a device
  3. * @dev: platform device
  4. * @type: resource type
  5. * @num: resource index
  6. */
  7. struct resource *platform_get_resource(struct platform_device *dev,
  8. unsigned int type, unsigned int num)
  9. {
  10. int i;
  11. for (i = 0; i < dev->num_resources; i++) {
  12. struct resource *r = &dev->resource[i];
  13. if (type == resource_type(r) && num-- == 0)
  14. return r;
  15. }
  16. return NULL;
  17. }

平台设备的注册，使用platform_device_register函数

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  1. int platform_device_register(struct platform_device *pdev)
  2. {
  3. device_initialize(&pdev->dev);
  4. return platform_device_add(pdev);
  5. }

platform_device_register函数先通过device_initialize函数初始化platform_device的device成员，然后调用platform_device_add向内核添加一个平台设备。

[cpp] view
plain?
  1. int platform_device_add(struct platform_device *pdev)
  2. {
  3. int i, ret = 0;
  4. if (!pdev)  /* 如果pdev为空则返回EINVAL */
  5. return -EINVAL;
  6. /* 如果pdev->dev.parent为空则将pdev->dev.parent设置为platform_bus */
  7. if (!pdev->dev.parent)
  8. pdev->dev.parent = &platform_bus;
  9. pdev->dev.bus = &platform_bus_type;  /* 设置总线类型 */
  10. if (pdev->id != -1)      /* 如果id = -1则表示自动分配name */
  11. dev_set_name(&pdev->dev, "%s.%d", pdev->name,  pdev->id);
  12. else
  13. dev_set_name(&pdev->dev, pdev->name);
  14. for (i = 0; i < pdev->num_resources; i++) {
  15. struct resource *p, *r = &pdev->resource[i]; /* 获取资源 */
  16. if (r->name == NULL)
  17. r->name = dev_name(&pdev->dev);
  18. p = r->parent;
  19. if (!p) {
  20. if (resource_type(r) == IORESOURCE_MEM) /* 设置资源类型 */
  21. p = &iomem_resource;
  22. else if (resource_type(r) == IORESOURCE_IO)
  23. p = &ioport_resource;
  24. }
  25. if (p && insert_resource(p, r)) {
  26. printk(KERN_ERR
  27. "%s: failed to claim resource %d\n",
  28. dev_name(&pdev->dev), i);
  29. ret = -EBUSY;
  30. goto failed;
  31. }
  32. }
  33. pr_debug("Registering platform device '%s'. Parent at %s\n",
  34. dev_name(&pdev->dev), dev_name(pdev->dev.parent));
  35. /* 向内核添加一个device */
  36. ret = device_add(&pdev->dev);
  37. if (ret == 0)
  38. return ret;
  39. failed:
  40. while (--i >= 0) {
  41. struct resource *r = &pdev->resource[i];
  42. unsigned long type = resource_type(r);
  43. if (type == IORESOURCE_MEM || type == IORESOURCE_IO)
  44. release_resource(r);
  45. }
  46. return ret;
  47. }

platform_device_add最终调用device_add来完成平台设备的注册。

相反地，如果要注销平台设备则使用platform_device_unregister函数

[cpp] view
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  1. void platform_device_unregister(struct platform_device *pdev)
  2. {
  3. platform_device_del(pdev);
  4. platform_device_put(pdev);
  5. }

platform_device_unregister函数调用platform_device_del函数来注销平台设备

[cpp] view
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  1. void platform_device_del(struct platform_device *pdev)
  2. {
  3. int i;
  4. if (pdev) {
  5. device_del(&pdev->dev);
  6. for (i = 0; i < pdev->num_resources; i++) {
  7. struct resource *r = &pdev->resource[i];
  8. unsigned long type = resource_type(r);
  9. if (type == IORESOURCE_MEM || type == IORESOURCE_IO)
  10. release_resource(r);
  11. }
  12. }
  13. }

platform_device_del函数调用device_del函数来删除平台设备，相应地，要释放资源应调用release_resource函数，前提是资源的类型必须为IORESOURCE_MEM或者IORESOURCE_IO

platform_driver的定义：

[cpp] view
plain?
  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. const struct platform_device_id *id_table;
  9. };

device_driver的定义：

[cpp] view
plain?
  1. struct device_driver {
  2. const char      *name;
  3. struct bus_type     *bus;
  4. struct module       *owner;
  5. const char      *mod_name;  /* used for built-in modules */
  6. bool suppress_bind_attrs;   /* disables bind/unbind via sysfs */
  7. const struct of_device_id   *of_match_table;
  8. const struct acpi_device_id *acpi_match_table;
  9. int (*probe) (struct device *dev);
  10. int (*remove) (struct device *dev);
  11. void (*shutdown) (struct device *dev);
  12. int (*suspend) (struct device *dev, pm_message_t state);
  13. int (*resume) (struct device *dev);
  14. const struct attribute_group **groups;
  15. const struct dev_pm_ops *pm;
  16. struct driver_private *p;
  17. };

platform_driver结构体有device_driver成员，该成员的各自字段如上所示，device_driver也有probe、remove、shutdown等函数，在平台驱动注册的时候被初始化。

前面说过，当系统中存在有平台设备和平台驱动通过总线的match函数匹配后则会调用platform_driver的probe函数，参数为platform_device，有时候也通过id_table来判断是否匹配。

[cpp] view
plain?
  1. struct platform_device_id {
  2. char name[PLATFORM_NAME_SIZE];
  3. kernel_ulong_t driver_data
  4. __attribute__((aligned(sizeof(kernel_ulong_t))));
  5. };

平台驱动的注册使用platform_driver_register函数

[cpp] view
plain?
  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. if (drv->suspend)
  11. drv->driver.suspend = platform_drv_suspend;
  12. if (drv->resume)
  13. drv->driver.resume = platform_drv_resume;
  14. return driver_register(&drv->driver);
  15. }

先初始化platform_driver里的driver，该driver的类型为device_driver，设置driver的bus为platform_bus_type；设置driver的probe为platform_drv_probe；设置driver的remove为platform_drv_remove；设置driver的shutdown为platform_drv_shutdown；设置driver的suspend为platform_drv_suspend；设置driver的resume为platform_drv_resume，最后调用driver_register函数来注册平台驱动。

相反地，要注销平台驱动的话，使用platform_driver_unregister函数

[cpp] view
plain?
  1. void platform_driver_unregister(struct platform_driver *drv)
  2. {
  3. driver_unregister(&drv->driver);
  4. }

附韦老师总结的bus_drv_dev模型的框架图

Linux平台总线驱动设备模型


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