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Linux Platform Device and Driver(以I2C为例)

2013-07-18 17:22 357 查看
作者 : YiLi Xie yili.xie@gmail.com

日期 : 2010-1-13

欢迎转载,请注明出处 /article/2836674.html

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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