linux设备驱动归纳总结（九）：1.platform总线的设备和驱动

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这一节可以理解是第八章的延伸，从这节开始介绍platform设备驱动。

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一、什么是paltform总线

一个现实的linux设备和驱动通常都需要挂接在一种总线上，比较常见的总线有USB、PCI总线等。但是，在嵌入式系统里面，SoC系统中集成的独立的外设控制器、挂接在SoC内存空间的外设却不依附与此类总线。基于这样的背景下，2.6内核加入了platform虚拟总线。platform机制将设备本身的资源注册进内核，有内核统一管理，在驱动程序使用这些资源时使用统一的接口，这样提高了程序的可移植性。

如果简单的说，就像我在第八章第三节模拟的usb总线一样（源代码路径：8th_devModule_3/2nd），platform总线对加入到该总线的设备和驱动分别封装了两个结构体——platform_device和platform_driver。并且提供了对应的注册函数。当然，前提是要包含头文件。

来个图：

由上面两个的关系我们可以看出来，需要在platform总线上注册设备和驱动，只要定义指定的结构体后调用platform给出的注册函数就可以了。

下面就介绍一下platform总线、设备和驱动。

1、platform总线：

和我之前虚拟的usb总线一样，linux在系统启动时就注册了platform总线，看内核代码：

/*drivers/base/platform.c*/

604 static int platform_match(struct device *dev, struct device_driver *drv)

605 {

606     struct platform_device *pdev;

607

608     pdev = container_of(dev, struct platform_device, dev);

609     return (strcmp(pdev->name, drv->name) == 0); //配对函数检验名字是否一致

610 }

。。。。。

949 struct bus_type platform_bus_type = {

950     .name = "platform", //定义了总线名字为platform，总线注册后新建目录sys/bus/platform

951     .dev_attrs = platform_dev_attrs,

952     .match = platform_match, //指定配对函数

953     .uevent = platform_uevent,

954     .pm = PLATFORM_PM_OPS_PTR,

955 };

可以看到，和我的usb虚拟总线一样，总线中定义了成员名字和match函数，当有总线或者设备注册到platform总线时，内核自动调用match函数，判断设备和驱动的name是否一致。

2、platform设备：

同样的，先看一下platform设备对应的结构体paltform_device：

/*linux/platform_device.h*/

16 struct platform_device {

17     const char * name; //设备的名字，这将代替device->dev_id，用作sys/device下显示的目录名

18     int id; //设备id，用于给插入给该总线并且具有相同name的设备编号，如果只有一个设备的话填-1。

19     struct device dev; //结构体中内嵌的device结构体。

20     u32 num_resources; //资源数。

21     struct resource * resource; //用于存放资源的数组。

22 };

上面的结构体中先不介绍id、num_resources和resource。可以看到，platform_device的封装就是指定了一个目录的名字name，并且内嵌device。

platform_device的注册和注销使用以下函数：

/*drivers/base/platform.c*/

322 int platform_device_register(struct platform_device *pdev) //同样的，需要判断返回值

。。。

337 void platform_device_unregister(struct platform_device *pdev)

注册后，同样会在/sys/device/目录下创建一个以name命名的目录，并且创建软连接到/sys/bus/platform/device下。

3、platform驱动：

先看一下platform驱动对应的结构体paltform_driver：

/*linux/platform_device.h*/

50 struct platform_driver {

51     int (*probe)(struct platform_device *);

52     int (*remove)(struct platform_device *);

53     void (*shutdown)(struct platform_device *);

54     int (*suspend)(struct platform_device *, pm_message_t state);

55     int (*suspend_late)(struct platform_device *, pm_message_t state);

56     int (*resume_early)(struct platform_device *);

57     int (*resume)(struct platform_device *);

58     struct device_driver driver;

59 };

可以看到，platform_driver结构体内嵌了device_driver，并且实现了prob、remove等操作。其实，当内核需要调用probe函数时，它会调用driver->probe，在dricer->probe中再调用platform_driver->probe。如果想了解清楚的话建议查看内核源代码。

platform_driver的注册和注销使用以下函数：

/*drivers/base/platform.c*/

492 int platform_driver_register(struct platform_driver *drv)

。。。。。

513 void platform_driver_unregister(struct platform_driver *drv)

注册成功后内核会在/sys/bus/platform/driver/目录下创建一个名字为driver->name的目录。

介绍完后，那我就根据第八章第三节（linux设备驱动归纳总结（八）：3.设备管理的分层与面向对象思想）的源程序（8th_devModule_3/2nd），将我想象出来的usb鼠标设备和驱动添加到platform总线上：

/*9th_platform_1/1st/device.c*/

4 #include

5

6 void usb_dev_release(struct device *dev)

7 {

8     printk(" release\n");

9 }

10 struct platform_device mouse_dev = {

11     .name = "plat_usb_mouse", //将以这个名字创建目录

12     .dev = {

13         .bus_id = "usb_mouse", //不会用这个名字创建目录了，这里不设置bus_id也行的。

14         .release = usb_dev_release,

15     },

16 };

17

18 static int __init usb_device_init(void)

19 {

20     int ret;

21

22     ret = platform_device_register(&mouse_dev);

23     if(ret){

24         printk("device register failed!\n");

25         return ret;

26     }

27

28     printk("usb device init\n");

29     return 0;

30 }

31

32 static void __exit usb_device_exit(void)

33 {

34     platform_device_unregister(&mouse_dev);

35     printk("usb device bye!\n");

36 }

一看就很简单，将之前usb结构体和注册函数更改为platform类型就可以了。dirver.c也是一样：

/*9th_platform_1/1st/driver.c */

25 struct platform_driver mouse_drv = {

26     .probe = usb_driver_probe,

27     .remove = usb_driver_remove,

28     .driver = {

29         .name = "plat_usb_mouse", //在/sys/中的驱动目录名字

30     },

31 };

32

33 static int __init usb_driver_init(void)

34 {

35     int ret;

36     /*驱动注册，注册成功后在/sys/platform/usb/driver目录下创建目录

37     * plat_usb_mouse*/

38     ret = platform_driver_register(&mouse_drv);

39     if(ret){

40         printk("driver register failed!\n");

41         return ret;

42     }

43     printk("usb driver init\n");

44     return 0;

45 }

46

47 static void __exit usb_driver_exit(void)

48 {

49     platform_driver_unregister(&mouse_drv);

50     printk("usb driver bye!\n");

51 }

由上面的程序看到，设备和驱动都以”plat_usb_mouse”命名，这样的话match函数也就能配对成功。

看效果：

[root: 1st]# insmod device.ko

usb device init

[root: 1st]# insmod driver.ko

init usb mouse

usb driver init

[root: 1st]# lsmod

driver 1604 0 - Live 0xbf006000

device 1584 0 - Live 0xbf000000

[root: 1st]# cd /

[root: /]# find -name "*usb_mouse*"

./sys/devices/platform/plat_usb_mouse.0

./sys/bus/platform/devices/plat_usb_mouse.0

./sys/bus/platform/drivers/plat_usb_mouse

./sys/bus/platform/drivers/plat_usb_mouse/plat_usb_mouse.0

当我查找usb_mouse时出现了四个目录，但是为什么后面有个“0”？这个0代表设备的编号，是由paltform_device->id指定的。我的程序没有设备，所以默认为0。如果你不想的你的目录名字没有后缀，那你就设置platform_device->id = -1;

platform_device->id = 3的效果：

[root: /]# find -name "*usb_mouse*"

./sys/devices/platform/plat_usb_mouse.3

./sys/bus/platform/devices/plat_usb_mouse.3

./sys/bus/platform/drivers/plat_usb_mouse

./sys/bus/platform/drivers/plat_usb_mouse/plat_usb_mouse.3

platform_device->id = -1的效果：

[root: /]# find -name "*usb_mouse*"

./sys/devices/platform/plat_usb_mouse

./sys/bus/platform/devices/plat_usb_mouse

./sys/bus/platform/drivers/plat_usb_mouse

./sys/bus/platform/drivers/plat_usb_mouse/plat_usb_mouse

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二、platform设备的资源和数据

上面讲的usb鼠标都是假的，接下来简单实现一个led驱动，实现的功能很简单，加载后灯亮，卸载后灯灭，我的led灯对应管脚GPE12。顺便介绍一些platform_device中的resource和platform_data。

再看一下platform_device：

16 struct platform_device {

17     const char * name;

18     int id;

19     struct device dev;

20     u32 num_resources;

21     struct resource * resource;

22 };

前三个已经介绍了，现在来介绍一下最后两个。

resource是一个指向platform资源数组的指针，该数组中有num_resource个资源，看一下资源结构体：

/*linux/ioport.h"*/

18 struct resource {

19     resource_size_t start;

20     resource_size_t end;

21     const char *name;

22     unsigned long flags;

23     struct resource *parent, *sibling, *child;

24 };

常用的就是红色标记的三个，分别是资源的开始值，结束值和类型。

常见的flags有IORESOURCE_MEM和IORESOURCE_IRQ。其他的可以自己查看include/linux/ioport.h

如果fiags为IORESOURCE_MEM，start和end分别是该设备的连续的开始和结束地址，如果不连续你可以定义两个或者更多的资源结构体。

如果flags为IORESOURCE_IRQ，start和end分别是该设备连续的开始和结束的连续中断号，如果不连续可以分开定义。

当然，如果地址或者中断只有一个，你可以将start和end定义成一样。

在device.c定义了led的资源：

/*9th_platform_1/2nd/device.c*/

10 struct resource s3c_led_res[1] = {

11     [0] = {

12         .start = 0x56000000,

13         .end = 0x560000ff,

14         .flags = IORESOURCE_MEM,

15     },

16 };

17

18 struct platform_device s3c_led_dev = {

19     .name = "plat_led",

20     .id = -1,

21     .dev = {

22         .release = led_dev_release,

23     },

24     .num_resources = ARRAY_SIZE(s3c_led_res), //platform资源的数量，为1

25     .resource = s3c_led_res,

26 };

同时，还要修改一下driver.c中的的probe和remove，probe函数中点亮led，remove灭掉led。

/*9th_platform_1/2nd/driver.c*/

9 struct _plat_led_t {

10     unsigned long phys, virt;

11     unsigned long gpecon, gpedat, gpeup;

12     unsigned long reg;

13 };

14

15 struct _plat_led_t pled;

16

17 int led_driver_probe(struct platform_device *pdev)

18 {

19     pled.phys = pdev->resource[0].start;

20     pled.virt = ioremap(pled.phys, SZ_4K);

21     pled.gpecon = pled.virt + 0x40;

22     pled.gpedat = pled.virt + 0x44;

23     pled.gpeup = pled.virt + 0x48;

24

25     //config

26     pled.reg = ioread32(pled.gpecon);

27     pled.reg &= ~(3 << 24);

28     pled.reg |= (1 << 24);

29     iowrite32(pled.reg, pled.gpecon);

30

31     //up

32     pled.reg = ioread32(pled.gpeup);

33     pled.reg |= (1 << 12);

34     iowrite32(pled.reg, pled.gpeup);

35

36     //dat

37     pled.reg = ioread32(pled.gpedat);

38     pled.reg &= ~(1 << 12);

39     iowrite32(pled.reg, pled.gpedat);

40

41     printk("led on\n");

42     return 0;

43 }

上面的probe只要看红色标记就可以了，在platform_device的资源中获取资源的start，而其他的都是之前介绍过的led操作。

45 int led_driver_remove(struct platform_device *pdev)

46 {

47     pled.reg = ioread32(pled.gpedat);

48     pled.reg |= (1 << 12);

49     iowrite32(pled.reg, pled.gpedat);

50

51     printk("led off\n");

52     return 0;

53 }

接下来验证一下：

[root: 2nd]# insmod device.ko

led device init

[root: 2nd]# insmod driver.ko

led on

led driver init

[root: 2nd]# rmmod driver

led off

led driver bye!

[root: 2nd]# rmmod device

release

led device bye!

最后在介绍一下paltform设备的数据：

在device结构体下有一个paltform_data：

390 void *platform_data; /* Platform specific data, device

391 core doesn't touch it */

它也说明了，这是用与platform，device的代码不会使用该结构体。

这是一个void指针类型，用于存放platform的数据地址，类似字符设备时介绍的private_data。这里就不写代码了。

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三、platform设备的静态注册

在上面的程序中，设备和驱动都是通过手动加载的，但有些情况下，内核已经为设备注册到platform总线上，只需要我们注册驱动就可以了。接下来介绍一下设备的静态注册。

先看一下内核是从哪里获取静态注册的platform_device。

内核是从 arch/arm/mach-s3c2440/mach-mini2440.c文件中获取到platform_device的信息：

/*arch/arm/mach-s3c2440/mach-mini2440.c*/

250 static struct platform_device *mini2440_devices[] __initdata = {

251     &s3c_device_usb,

252     &s3c_device_rtc,

253     &s3c_device_lcd,

254     &s3c_device_wdt,

255     &s3c_device_led, //这是我新加的

257     &s3c_device_i2c0,

258     &s3c_device_iis,

259     &s3c_device_dm9k,

260     &net_device_cs8900,

261     &s3c24xx_uda134x,

262 };

可以看到，这个数组存放着所有静态注册的platform_device信息，我按照它们的格式，也添加了一个s3c_device_led结构体指针在这个数组中。接下来就要看看是在哪里定义了。

我全局搜索内核代码中含有s3c_device_wdt的文件，然后在这结构体后面依样画葫芦。

让我搜到两个相关的文件：

1）arch/arm/plat-s3c24xx/devs.c

可以看到，内核在在这个文件中声明并定义s3c_device_wdt的platform_device结构体，所以，我也在这里定义的个strucr platform_device s3c_device_led：

/*arch/arm/plat-s3c24xx/devs.c*/

359 /*test by xiaobai*/

360 /* led_test */

361

362 static struct resource s3c_led_resource[] = {

363     [0] = {

364         .start = 0x56000000,

365         .end = 0x560000ff,

366         .flags = IORESOURCE_MEM,

367     }

368 };

369

370 struct platform_device s3c_device_led = {

371     .name = "plat_led",

372     .id = -1,

373     .num_resources = ARRAY_SIZE(s3c_led_resource),

374     .resource = s3c_led_resource,

375 };

376

377 EXPORT_SYMBOL(s3c_device_led);

会发现，上面的内容跟我前面卸载device.c的代码一模一样。

2）第二个文件是arch/arm/plat-s3c/include/plat/devs.h：

platform_match函数是通过包含该文件后读取里面的platform_device信息来跟platform_driver匹配。所以，必须在这里加上一行代码：

/*arch/arm/plat-s3c/include/plat/devs.h*/

32 extern struct platform_device s3c_device_wdt;

33 extern struct platform_device s3c_device_led; //这是我新添加的

修改完上面的3个文件后，重新编译内核后就实现了静态注册platform设备，在内核启动时会自动注册s3c_device_led。所以，我们只需要注册platform驱动就可以了，代码在driver.c中，和上一个程序一模一样（2nd/driver.c），我就不贴出来了，可以自己看3th/driver.c。接下来看效果：

Please press Enter to activate this console.

[root: /]# find -name "*plat_led*" //开机后查找plat_led

./sys/devices/platform/plat_led //发现led设备已经被静态注册上

./sys/bus/platform/devices/plat_led

[root: /]# cd review_driver/9th_platform/9th_platform_1/3rd/

[root: 3rd]# insmod driver.ko //加载led驱动

led on //灯亮

led driver init

[root: 3rd]# rmmod driver

led off

led driver bye!

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四、总结

这节由第八章的usb虚拟总线的延伸开始介绍platform的设备和驱动使用和注册。

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源代码： 9th_platform_1.rar