Linux的Platform總線結構體怎么使用

本篇內容主要講解“Linux的Platform總線結構體怎么使用”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實用性強。下面就讓小編來帶大家學習“Linux的Platform總線結構體怎么使用”吧!

一、概念

嵌入式系統中有很多的物理總線：I2c、SPI、USB、uart、PCIE、APB、AHB

linux從2.6起就加入了一套新的驅動管理和注冊的機制platform平臺總線，是一條虛擬的總線,并不是一個物理的總線。

相比 PCI、USB，它主要用于描述SOC上的片上資源。platform 所描述的資源有一個共同點：在CPU 的總線上直接取址。

平臺設備會分到一個名稱(用在驅動綁定中)以及一系列諸如地址和中斷請求號(IRQ)之類的資源。

設備用platform_device表示，驅動用platform_driver進行注冊。

與傳統的bus/device/driver機制相比，platform由內核進行統一管理，在驅動中使用資源，提高了代碼的安全性和可移植性。

二、platform

1. platform總線兩個最重要的結構體

platform維護的所有的驅動都必須要用該結構體定義：

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; };

該結構體，用于注冊驅動到platform總線，

我們編寫驅動的時候往往需要填充以上幾個成員

platform_device

platform總線用于描述設備硬件信息的結構體，包括該硬件的所有資源(io，memory、中斷、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; };

struct devicedev->release()必須實現，

其中描述硬件信息的成員struct resource

0x139d0000

struct resource {  resource_size_t start;  //表示資源的起始值，             resource_size_t end;    //表示資源的最后一個字節的地址， 如果是中斷，end和satrt相同  const char *name;   // 可不寫    unsigned long flags; //資源的類型  struct resource *parent, *sibling, *child; }; flags的類型說明  #define IORESOURCE_MEM  0x00000200    //內存 #define IORESOURCE_IRQ  0x00000400    //中斷

內核管理的所有的驅動，都必須包含一個叫struct device_driver成員， //男性描述的硬件，必須包含struct device結構體成員。  //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;

用于和硬件進行匹配。

內核描述硬件，必須包含struct device結構體成員：

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);

不能為空。

2. 如何注冊

要用注冊一個platform驅動的步驟

1)注冊驅動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) 注冊設備platform_driver_register

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

三、舉例

1. 開發步驟

platform 總線下驅動的開發步驟是：

設備

需要實現的結構體是：platform_device 。

1)初始化 resource 結構變量

2)初始化 platform_device 結構變量

3)向系統注冊設備：platform_device_register。

以上三步，必須在設備驅動加載前完成，即執行platform_driver_register()之前，原因是驅動注冊時需要匹配內核中所有已注冊的設備名。

platform_driver_register()中添加device到內核最終還是調用的device_add函數。

Platform_device_add和device_add最主要的區別是多了一步insert_resource(p,  r)，即將platform資源(resource)添加進內核，由內核統一管理。

驅動

驅動注冊中，需要實現的結構體是：platform_driver 。

在驅動程序的初始化函數中，調用了platform_driver_register()注冊 platform_driver 。

需要注意的是：platform_driver 和 platform_device 中的 name  變量的值必須是相同的【在不考慮設備樹情況下，關于設備樹，后面會寫新的文章詳細講述】 。

這樣在 platform_driver_register() 注冊時，會將當前注冊的 platform_driver 中的 name  變量的值和已注冊的所有 platform_device 中的 name 變量的值進行比較，只有找到具有相同名稱的 platform_device  才能注冊成功。

當注冊成功時，會調用 platform_driver 結構元素 probe 函數指針。

實例1

本例比較簡單，只用于測試platform_driver 和platform_device是否可以匹配成功。

左邊是platform_device結構體注冊的代碼，右邊是platform_driver結構體注冊的代碼。

platform_driver 定義和注冊：

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定義和注冊：

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);

該程序只用于測試platform框架是否可以成功匹配，struct platform_device hello_device  并沒有設置任何硬件信息。

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

該makefile可以同時將兩個C文件編譯成ko文件。

編譯：

編譯

編譯生成的文件：

在這里插入圖片描述

加載模塊

清空log信息 sudo dmesg -c

匹配成功

實例2

給結構體platform_device 增加硬件信息，并在內核中能夠讀取出來。本例向結構體hello_device 增加信息如下：

基址寄存器地址0x139d0000，該地址的空間是0x4

中斷號199 【注意】 實際的內核中會把外設的中斷號根據HW  id(通常soc廠商設備soc的時候會給每一個中斷源定義好唯一的ID)計算出一個新的中斷號，該中斷號會被cpu所識別。

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);   //注冊中斷、申請內存  return 0; }

重新編譯，卸載第一個例子的模塊，并清除log：

make sudo rmmod device  sudo rmmod driver sudo dmesg -c

執行

由結果可知，probe函數正確讀取到了硬件信息。

四、platform_device是如何管理的?

1. 沒有設備樹

在沒有設備樹的時候，以三星Cortex-A8 s5pc100為例，硬件信息放在以下位置

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

注冊platform_device

platform_device定義

該數組存放了，內核啟動需要初始化的硬件的信息。

2. 如果有設備樹

內核會有設備初始化的完整代碼，會在內核啟動的時候把設備樹信息解析初始化，把硬件信息初始化到對應的鏈表中。在總線匹配成功后，會把硬件的信息傳遞給probe()函數。

四、總線相關的其他的知識點

1. 內核總線相關結構體變量

內核維護的所有的總線都需要用以下結構體注冊一個變量。

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總線變量的定義struct bus_type platform_bus_type定義如下：

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

其中最重要的成員是**.match**。

當有設備的硬件信息注冊到platform_bus_type 總線的時候，會遍歷所有platform總線維護的驅動，  通過名字來匹配，如果相同，就說明硬件信息和驅動匹配，就會調用驅動的platform_driver  ->probe函數,初始化驅動的所有資源，讓該驅動生效。

當有設備的驅動注冊到platform_bus_type 總線的時候，會遍歷所有platform總線維護的硬件信息，  通過名字來匹配，如果相同，就說明硬件信息和驅動匹配，就會調用驅動的platform_driver  ->probe函數,初始化驅動的所有資源，讓該驅動生效。

注冊位置

drivers\base\Platform.c

platform_bus_type的注冊

五、注冊代碼流程詳解

捋架構的好處，就是可以幫助我們定位問題

1. match函數何時被調用到?

2. probe函數何時被調用到

以下是上述兩個問題代碼的調用流程：

到此，相信大家對“Linux的Platform總線結構體怎么使用”有了更深的了解，不妨來實際操作一番吧！這里是億速云網站，更多相關內容可以進入相關頻道進行查詢，關注我們，繼續學習！