Linux Platform Device and Driver

以下内容转自：

http://www.diybl.com/course/6_system/linux/Linuxjs/200871/129585.html

http://blog.chinaunix.net/space.php?uid=20648784&do=blog&id=1592839

platform是一个虚拟总线，相比PCI，USB，它主要用于描述SOC上的资源。platform所描述的资源有一个共同点，就是在CPU总线直接取址。

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 -> 注册 platform_device -> 定义 platform_driver->注册 platform_driver。

首先要确认的就是2.6内核定义的platform总线类型

struct bus_type platform_bus_type = { .name = "platform", .dev_attrs = platform_dev_attrs, .match = platform_match, .uevent = platform_uevent, .pm = PLATFORM_PM_OPS_PTR, };

然后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

struct platform_device { const char * name; int 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

struct resource { resource_size_t start; resource_size_t end; const char *name; unsigned long flags; struct resource *parent, *sibling, *child; }; 　　各成员的含义如下： 　　1. name指针：指向此资源的名称。 　　2. start和end：表示资源的起始物理地址和终止物理地址。它们确定了资源的范围，也即是一个闭区间[start,end]。 　　3. flags：描述此资源属性的标志（见下面）。 　　4. 指针parent、sibling和child：分别为指向父亲、兄弟和子资源的指针。 　　属性flags是一个unsigned long类型的32位标志值，用以描述资源的属性。比如：资源的类型、是否只读、是否可缓存，以及是否已被占用等。

下面举s3c2410平台的i2c驱动作为例子来说明：

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：

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。驱动程序需要实现结构体struct platform_driver,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》

http://blog.chinaunix.net/u2/60011/showart.php?id=1018999

http://www.eetop.cn/blog/html/45/11145-676.html