platform_device 和 platform_driver 驱动管理（转载）

从Linux 2.6起引入了一套新的驱动管理和注册机制:Platform_device和Platform_driver。
Linux中大部分的设备驱动，都可以使用这套机制, 设备用Platform_device表示，驱动用Platform_driver进行注册。

Linux platform driver机制和传统的device driver 机制(通过driver_register函数进行注册)相比，一个十分明显的优势在于platform机制将设备本身的资源注册进内核，由内核统一管理，在驱动程序中使用这些资源时通过platform device提供的标准接口进行申请并使用。这样提高了驱动和资源管理的独立性，并且拥有较好的可移植性和安全性(这些标准接口是安全的)。

Platform机制的本身使用并不复杂，由两部分组成：platform_device和platfrom_driver。
通过Platform机制开发发底层驱动的大致流程为: 定义 platform_device à 注册 platform_device à定义 platform_driver à注册 platform_driver。

首先要确认的就是设备的资源信息，例如设备的地址，中断号等。
在2.6内核中platform设备用结构体platform_device来描述，该结构体定义在kernel/include/linux/platform_device.h中，
struct platform_device {
const char * name;
u32 id;
struct device dev;
u32 num_resources;
struct resource * resource;
};

该结构一个重要的元素是resource，该元素存入了最为重要的设备资源信息，定义在kernel/include/linux/ioport.h中，
struct resource {
const char *name;
unsigned long start, end;
unsigned long flags;
struct resource *parent, *sibling, *child;
};

下面举s3c2410平台的i2c驱动作为例子来说明：

/* arch/arm/mach-s3c2410/devs.c */
/* I2C */
static struct resource s3c_i2c_resource[] = {
[0] = {
.start = S3C24XX_PA_IIC,
.end = S3C24XX_PA_IIC + S3C24XX_SZ_IIC - 1,
.flags = IORESOURCE_MEM,
},
[1] = {
.start = IRQ_IIC, //S3C2410_IRQ(27)
.end = IRQ_IIC,
.flags = IORESOURCE_IRQ,
}
};
这里定义了两组resource，它描述了一个I2C设备的资源，第1组描述了这个I2C设备所占用的总线地址范围，IORESOURCE_MEM表示第1组描述的是内存类型的资源信息，第2组描述了这个I2C设备的中断号，IORESOURCE_IRQ表示第2组描述的是中断资源信息。设备驱动会根据flags来获取相应的资源信息。

有了resource信息，就可以定义platform_device了：
struct platform_device s3c_device_i2c = {
.name = "s3c2410-i2c",
.id = -1,
.num_resources = ARRAY_SIZE(s3c_i2c_resource),
.resource = s3c_i2c_resource,
};

定义好了platform_device结构体后就可以调用函数platform_add_devices向系统中添加该设备了，之后可以调用platform_driver_register()进行设备注册。要注意的是，这里的platform_device设备的注册过程必须在相应设备驱动加载之前被调用，即执行platform_driver_register之前,原因是因为驱动注册时需要匹配内核中所以已注册的设备名。

s3c2410-i2c的platform_device是在系统启动时，在cpu.c里的s3c_arch_init()函数里进行注册的，这个函数申明为arch_initcall(s3c_arch_init);会在系统初始化阶段被调用。
arch_initcall的优先级高于module_init。所以会在Platform驱动注册之前调用。(详细参考include/linux/init.h)

s3c_arch_init函数如下：

/* arch/arm/mach-3sc2410/cpu.c */
static int __init s3c_arch_init(void)
{
int ret;
……
/* 这里board指针指向在mach-smdk2410.c里的定义的smdk2410_board，里面包含了预先定义的I2C Platform_device等. */
if (board != NULL) {
struct platform_device **ptr = board->devices;
int i;

for (i = 0; i < board->devices_count; i++, ptr++) {
ret = platform_device_register(*ptr); //在这里进行注册

if (ret) {
printk(KERN_ERR "s3c24xx: failed to add board device %s (%d) @%p/n", (*ptr)->name,
ret, *ptr);
}
}
/* mask any error, we may not need all these board
* devices */
ret = 0;
}
return ret;
}

同时被注册还有很多其他平台的platform_device，详细查看arch/arm/mach-s3c2410/mach-smdk2410.c里的smdk2410_devices结构体。
驱动程序需要实现结构体struct platform_driver，参考drivers/i2c/busses

/* device driver for platform bus bits */

static struct platform_driver s3c2410_i2c_driver = {
.probe = s3c24xx_i2c_probe,
.remove = s3c24xx_i2c_remove,
.resume = s3c24xx_i2c_resume,
.driver = {
.owner = THIS_MODULE,
.name = "s3c2410-i2c",
},
};

在驱动初始化函数中调用函数platform_driver_register()注册platform_driver，需要注意的是s3c_device_i2c结构中name元素和s3c2410_i2c_driver结构中driver.name必须是相同的，这样在platform_driver_register()注册时会对所有已注册的所有platform_device中的name和当前注册的platform_driver的driver.name进行比较，只有找到相同的名称的platfomr_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，这里就是s3c24xx_i2c_probe,当进入probe函数后，需要获取设备的资源信息，常用获取资源的函数主要是：
struct resource * platform_get_resource(struct platform_device *dev, unsigned int type, unsigned int num);
根据参数type所指定类型，例如IORESOURCE_MEM，来获取指定的资源。

struct int platform_get_irq(struct platform_device *dev, unsigned int num);//获取资源中的中断号。

下面举s3c24xx_i2c_probe函数分析,看看这些接口是怎么用的。
前面已经讲了，s3c2410_i2c_driver注册成功后会调用s3c24xx_i2c_probe执行，下面看代码：

/* drivers/i2c/busses/i2c-s3c2410.c */

static int s3c24xx_i2c_probe(struct platform_device *pdev)
{
struct s3c24xx_i2c *i2c = &s3c24xx_i2c;
struct resource *res;
int ret;

/* find the clock and enable it */

i2c->dev = &pdev->dev;
i2c->clk = clk_get(&pdev->dev, "i2c");
if (IS_ERR(i2c->clk)) {
dev_err(&pdev->dev, "cannot get clock/n");
ret = -ENOENT;
goto out;
}

dev_dbg(&pdev->dev, "clock source %p/n", i2c->clk);
clk_enable(i2c->clk);

/* map the registers */
res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0); /* 获取设备的IO资源地址 */
if (res == NULL) {
dev_err(&pdev->dev, "cannot find IO resource/n");
ret = -ENOENT;
goto out;
}

i2c->ioarea = request_mem_region(res->start, (res->end-res->start)+1, pdev->name); /* 申请这块IO Region */

if (i2c->ioarea == NULL) {
dev_err(&pdev->dev, "cannot request IO/n");
ret = -ENXIO;
goto out;
}

i2c->regs = ioremap(res->start, (res->end-res->start)+1); /* 映射至内核虚拟空间 */

if (i2c->regs == NULL) {
dev_err(&pdev->dev, "cannot map IO/n");
ret = -ENXIO;
goto out;
}

dev_dbg(&pdev->dev, "registers %p (%p, %p)/n", i2c->regs, i2c->ioarea, res);

/* setup info block for the i2c core */
i2c->adap.algo_data = i2c;
i2c->adap.dev.parent = &pdev->dev;

/* initialise the i2c controller */
ret = s3c24xx_i2c_init(i2c);
if (ret != 0)
goto out;

/* find the IRQ for this unit (note, this relies on the init call to ensure no current IRQs pending */

res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_IRQ, 0); /* 获取设备IRQ中断号 */

if (res == NULL) {
dev_err(&pdev->dev, "cannot find IRQ/n");
ret = -ENOENT;
goto out;
}

ret = request_irq(res->start, s3c24xx_i2c_irq, IRQF_DISABLED, /* 申请IRQ */
pdev->name, i2c);

……

return ret;

}

小思考：

那什么情况可以使用platform driver机制编写驱动呢？

我的理解是只要和内核本身运行依赖性不大的外围设备(换句话说只要不在内核运行所需的一个最小系统之内的设备),相对独立的,拥有各自独自的资源(addresses and IRQs)，都可以用platform_driver实现。如：lcd,usb,uart等，都可以用platfrom_driver写，而timer,irq等最小系统之内的设备则最好不用platfrom_driver机制，实际上内核实现也是这样的。

参考资料：

linux-2.6.24/Documentation/driver-model/platform.txt
《platform _device和platform_driver注册过程》

platform_device_register()注册过程
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

/* arch/arm/mach-s3c2410/mach-smdk2410.c */

struct platform_device s3c_device_i2c = {
.name = "s3c2410-i2c",
.id = -1,
.num_resources = ARRAY_SIZE(s3c_i2c_resource),
.resource = s3c_i2c_resource,
};

/*

* 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); //初始化设备结构
return platform_device_add(pdev); //添加一个片上的设备到设备层
}

/**
* platform_device_add - add a platform device to device hierarchy
* @pdev: platform device we're adding
*
* This is part 2 of platform_device_register(), though may be called
* separately _iff_ pdev was allocated by platform_device_alloc().
*/
int platform_device_add(struct platform_device *pdev)
{
int i, ret = 0;
if (!pdev)
return -EINVAL;
if (!pdev->dev.parent)
pdev->dev.parent = &platform_bus;
pdev->dev.bus = &platform_bus_type;
if (pdev->id != -1)
snprintf(pdev->dev.bus_id, BUS_ID_SIZE, "%s.%d", pdev->name,
pdev->id); /* 若支持同类多个设备，则用pdev->name和pdev->id在总线上标识该设备 */
else
strlcpy(pdev->dev.bus_id, pdev->name, BUS_ID_SIZE); /* 否则，用pdev->name(如"s3c2410-i2c")在总线上标识该设备*/
for (i = 0; i < pdev->num_resources; i++) { /* 遍历资源数，并为各自在总线地址空间请求分配 */
struct resource *p, *r = &pdev->resource[i];

if (r->name == NULL)
r->name = pdev->dev.bus_id;
p = r->parent;

if (!p) {
if (r->flags & IORESOURCE_MEM)
p = &iomem_resource; /* 作为IO内存资源分配 */
else if (r->flags & IORESOURCE_IO)
p = &ioport_resource; /* 作为IO Port资源分配 */
}

if (p && insert_resource(p, r)) { /* 将新的resource插入内核resource tree */
printk(KERN_ERR
"%s: failed to claim resource %d/n",pdev->dev.bus_id, i);
ret = -EBUSY;
goto failed;
}
}
pr_debug("Registering platform device '%s'. Parent at %s/n",
pdev->dev.bus_id, pdev->dev.parent->bus_id);

ret = device_add(&pdev->dev);
if (ret == 0)
return ret;
failed:

while (--i >= 0)
if (pdev->resource[i].flags & (IORESOURCE_MEM|IORESOURCE_IO))
release_resource(&pdev->resource[i]);
return ret;
}

这里发现，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。

platform_driver_register()注册过程
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
static struct platform_driver s3c2410_i2c_driver = {
.probe = s3c24xx_i2c_probe,
.remove = s3c24xx_i2c_remove,
.resume = s3c24xx_i2c_resume,
.driver = {
.owner = THIS_MODULE,
.name = "s3c2410-i2c",
},
};

platform_driver_register(&s3c2410fb_driver)----->
driver_register(&drv->driver)----->
bus_add_driver(drv)----->
driver_attach(drv)----->
bus_for_each_dev(drv->bus, NULL, drv, __driver_attach)----->
__driver_attach(struct device * dev, void * data)----->
driver_probe_device(drv, dev)----->
really_probe(dev, drv)----->

在really_probe()中：为设备指派管理该设备的驱动：dev->driver = drv, 调用probe()函数初始化设备：drv->probe(dev)
注：Platform_device和Platform_driver的使用请参考这篇文章:

struct resource * platform_get_resource(struct platform_device *dev, unsigned int type, unsigned int num);
根据参数type所指定类型，例如IORESOURCE_MEM，来获取指定的资源。
struct int platform_get_irq(struct platform_device *dev, unsigned int num);
获取资源中的中断号。
struct resource * platform_get_resource_byname(struct platform_device *dev, unsigned int type, char *name);
根据参数name所指定的名称，来获取指定的资源。
int platform_get_irq_byname(struct platform_device *dev, char *name);
根据参数name所指定的名称，来获取资源中的中断号。

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