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Linux Platform Device and Driver

2013-05-08 16:53 357 查看

作者： YiLi Xie yili.xie@gmail.com

日期： 2010－1－13

欢迎转载，请注明出处

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。

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