Linux平台设备框架驱动

平台设备框架(platform)是将一个驱动分为设备层和驱动层两个部分，通过总线模型将设备和驱动进行绑定。在系统中每注册一个设备，都会与之匹配一个驱动，同样的，每注册一个驱动也会与之匹配一个设备。
通常 Linux 设备和驱动通常都需要挂接在一种总线上，对于本身依附于 PCI、 USB、 I2 C、 SPI 等的设备而言，这自然不是问题，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 内存空间的外设等却不依附于此类总线。
基于总线框架的模型结构，Linux下就衍生了平台设备框架模型(platform)，平台设备总线是一种虚拟总线，称为platform总线。对应的设备层称为platform_device；驱动层称为platform_driver。设备层和驱动层通过平台设备总线进行匹配管理。

1.平台设备框架特性

平台模型采用了分层结构，把一个设备驱动程序分成了两个部分：
平台设备（ platform_device）和平台驱动（ platform_driver）。
平台设备将设备本身的资源注册进内核，可以由内核统一管理。
将硬件资源和驱动接口分离，编译代码的维护与移植。

2.平台设备总线相关接口函数

2.1 设备层接口函数

每个设备的系统通过设备结构体struct platform_device保存。结构体原型在 include/linux/platform_devcie.h 中定义。

struct platform_device {const char   * name; //设备名字，驱动层和设备层匹配标志int        id;//通常填-1struct device dev;//设备结构体信息u32        num_resources;//资源个数struct resource * resource;//资源内容const struct platform_device_id    *id_entry;/* MFD cell pointer */struct mfd_cell *mfd_cell;/* arch specific additions */struct pdev_archdata archdata;
};

struct device dev结构信息

struct device dev 结构体是用来实现设备模型的。这个结构体中成员比较多，结构体原型在 include/linux/devcie.h 中定义。我们常关心的是其中的两个成员：
平台数据指针： void *platform_data;
资源释放函数： void (*release)(struct device *dev);
平台数据指针platform_data是一个void *类型指针，可以向驱动层传递任意数据，release资源释放函数接口在设备层一定要自己实现，否则在设备层释放资源时会报错。

以下列举其中几个成员结构：

struct device {const char *init_name; /*逻辑设备的名字*/struct device_type *type; /* 设备类型 */struct bus_type *bus; /* 设备所属的总线类型 */struct device_driver *driver;/* 指向开辟 struct device 结构 driver 指针*/void      *platform_data; /* 平台设备指针 */dev_t devt;  /* 存放设备号 dev_t,creates the sysfs"dev" */struct class *class;  /* 设备所属类*/void (*release)(struct device *dev);/*设备资源释放函数*/
};

struct resource * resource结构信息

struct resource * resource 结构体是用来保存设备资源内容信息。该结构体定义位置： include/linux/ioport.h

struct resource {resource_size_t start; //资源起始地址resource_size_t end; //资源结构地址const char *name;//资源名字unsigned long flags;//资源类型struct resource *parent, *sibling, *child;
};

在资源结构体中的资源类型flags，资源类型的相关宏定义位置： include/linux/ioport.h ，常用的资源类型如下：

#define IORESOURCE_TYPE_BITS 0x00001f00  /* Resource type */
#define IORESOURCE_IO       0x00000100 //IO 空间， 一般在 X86 框架中存在， ARM 一般没有
#define IORESOURCE_MEM      0x00000200 //内存空间，占用的是 CPU 4G 统一编址空间
#define IORESOURCE_IRQ      0x00000400 //中断号
#define IORESOURCE_DMA      0x00000800 //DMA

设备层注册函数

int platform_device_register(struct platform_device *pdev)
函数功能： 注册平台设备；
形参： pdev --设备结构体；
返回值： 成功返回0，失败返回其它值；

设备层注销函数

void platform_device_unregister(struct platform_device *pdev)
函数功能： 注册平台设备；
形参： pdev --设备结构体；

向内核添加多个设备

int platform_add_devices(struct platform_device **devs, int num)
函数功能： 向内核注册多个设备；
形参： pdev --设备结构体；
num – 注册的设备个数
返回值： 成功返回0，失败返回其它值；

2.2 驱动层接口函数

驱动层通过struct platform_driver 结构体保存相关信息，结构体定义位置： include/linux/devcie.h
在该结构体中必须要实现接口函数：

资源匹配函数：int (*probe)(struct platform_device *)
资源释放函数：int (*remove)(struct platform_device *);
驱动资源结构体：struct device_driver driver;

一个驱动层可匹配多个设备层，若想同时匹配多个设备层，则通过id_table 指针完成匹配。

struct platform_driver {int (*probe)(struct platform_device *);//资源匹配函数int (*remove)(struct platform_device *);//资源释放函数void (*shutdown)(struct platform_device *);int (*suspend)(struct platform_device *, pm_message_t state);int (*resume)(struct platform_device *);struct device_driver driver;//驱动资源结构体const struct platform_device_id *id_table;//匹配多多设备时需要填写
};

struct device_driver driver 结构信息

struct device_driver driver 结构体中有个成员name必须要填写，当没有实现id_table指针时，设备层和驱动层就是通过该成员完成资源匹配。

struct device_driver {const char     *name; //资源匹配参数struct bus_type      *bus;struct module      *owner;const char       *mod_name;  /* used for built-in modules */bool suppress_bind_attrs;    /* disables bind/unbind via sysfs */const struct of_device_id   *of_match_table;int (*probe) (struct device *dev);int (*remove) (struct device *dev);void (*shutdown) (struct device *dev);int (*suspend) (struct device *dev, pm_message_t state);int (*resume) (struct device *dev);const struct attribute_group **groups;const struct dev_pm_ops *pm;struct driver_private *p;
};

const struct platform_device_id *id_table 结构信息

该结构也是用于匹配设备资源，一个驱动层可以同时匹配多个设备层。

struct platform_device_id {char name[PLATFORM_NAME_SIZE]; //资源匹配参数kernel_ulong_t driver_data__attribute__((aligned(sizeof(kernel_ulong_t)))); //匹配设备层的 void *platform_data数据
};

驱动层注册和注销函数

//驱动注册函数
int platform_driver_register(struct platform_driver *drv)
//驱动注销函数
void platform_driver_unregister(struct platform_driver *drv)

3.平台设备框架应用示例

3.1 设备层注册示例

设备层注册步骤：

填充struct device结构体，填写设备资源信息struct resource * resource；
调用设备层注册函数platform_device_register()；
注销时调用注销函数platform_device_unregister；

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <asm/io.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/platform_device.h>#include <linux/gpio.h>
#include <mach/gpio.h>
#include <plat/gpio-cfg.h>static void platform_release(struct device *dev)
{printk("资源释放完成\n");
}
static struct resource  resource[]=
{[0]={.start=EXYNOS4X12_GPM4(0),.end=EXYNOS4X12_GPM4(0),.name="led1",.flags=IORESOURCE_MEM},[1]={.start=EXYNOS4X12_GPM4(1),.end=EXYNOS4X12_GPM4(1),.name="led2",.flags=IORESOURCE_MEM},       };struct platform_device pdev=
{.name="led_dev",.id=-1,.dev={.release=platform_release,//资源释放函数},.num_resources=sizeof(resource)/sizeof(resource[0]),.resource=resource,
};static int __init wbyq_platform_dev_init(void)
{platform_device_register(&pdev);return 0;
}
/*驱动释放*/
static void __exit wbyq_platform_dev_cleanup(void)
{/*注销设备层*/platform_device_unregister(&pdev);}
module_init(wbyq_platform_dev_init);//驱动入口函数
module_exit(wbyq_platform_dev_cleanup);//驱动出口函数MODULE_LICENSE("GPL");//驱动注册协议
MODULE_AUTHOR("it_ashui");
MODULE_DESCRIPTION("Exynos4 platform_dev Driver");

3.2 驱动层注册示例

驱动层注册步骤：

填充 struct platform_driver结构体，实现资源匹配函数和资源释放函数；
调用设备层注册函数platform_driver_register()；
注销时调用注销函数platform_driver_unregister；

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <asm/io.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/platform_device.h>#include <linux/gpio.h>
#include <mach/gpio.h>
#include <plat/gpio-cfg.h>static int platform_probe(struct platform_device *dev)
{printk("资源匹配成功\n");printk("资源个数:%d\n",dev->num_resources);struct resource * resource=platform_get_resource(dev,IORESOURCE_MEM,0);if(resource){printk("资源名:%s\tstart=%x\tend=%x\n",resource->name,resource->start,resource->end);}return 0;}
static int platform_remove(struct platform_device *dev)
{printk("资源释放成功\n");return 0;
}
static struct platform_device_id id_table[]=
{[0]={.name="led_dev"},[1]={.name="tiny4412_dev"},};
static struct platform_driver drv=
{.probe=platform_probe,.remove=platform_remove,.driver={.name="platform_drv",},.id_table=id_table,
};
static int __init wbyq_platform_drv_init(void)
{platform_driver_register(&drv);printk("驱动层平台设备注册成功\n");return 0;
}
/*驱动释放*/
static void __exit wbyq_platform_drv_cleanup(void)
{/*注销设备层*/platform_driver_unregister(&drv);printk("驱动层平台设备注销成功\n");}
module_init(wbyq_platform_drv_init);//驱动入口函数
module_exit(wbyq_platform_drv_cleanup);//驱动出口函数MODULE_LICENSE("GPL");//驱动注册协议
MODULE_AUTHOR("it_ashui");
MODULE_DESCRIPTION("Exynos4 platform_drv Driver");

3.3 Makefile文件

KER_ADD=/home/wbyq/src_pack/linux-3.5
all:make -C $(KER_ADD) M=`pwd` modules#arm-linux-gcc main.c -o app cp ./*.ko  /home/wbyq/src_pack/rootfs/code make -C $(KER_ADD) M=`pwd` modules cleanrm app -f
obj-m +=platform_drv.o platform_dev.o platform_dev2.o

4运行效效果