Linux平臺設備框架驅動

? 平臺設備框架(platform)是將一個驅動分為設備層和驅動層兩個部分，通過總線模型將設備和驅動進行綁定。在系統中每注冊一個設備，都會與之匹配一個驅動，同樣的，每注冊一個驅動也會與之匹配一個設備。
通常 Linux 設備和驅動通常都需要掛接在一種總線上，對于本身依附于 PCI、 USB、 I2 C、 SPI 等的設備而言，這自然不是問題，但是在嵌入式系統里面， SOC 系統中集成的獨立的外設控制器、掛接在 SOC 內存空間的外設等卻不依附于此類總線。
基于總線框架的模型結構，Linux下就衍生了平臺設備框架模型(platform)，平臺設備總線是一種虛擬總線，稱為platform總線。對應的設備層稱為platform_device；驅動層稱為platform_driver。設備層和驅動層通過平臺設備總線進行匹配管理。

1.平臺設備框架特性

平臺模型采用了分層結構，把一個設備驅動程序分成了兩個部分：
平臺設備（ platform_device）和平臺驅動（ platform_driver）。
平臺設備將設備本身的資源注冊進內核，可以由內核統一管理。
將硬件資源和驅動接口分離，編譯代碼的維護與移植。

2.平臺設備總線相關接口函數

2.1 設備層接口函數

??每個設備的系統通過設備結構體struct platform_device保存。結構體原型在 include/linux/platform_devcie.h 中定義。

struct platform_device {
	const char	* name; //設備名字，驅動層和設備層匹配標志
	int		id;//通常填-1
	struct device	dev;//設備結構體信息
	u32		num_resources;//資源個數
	struct resource	* resource;//資源內容
	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結構信息

struct device dev 結構體是用來實現設備模型的。這個結構體中成員比較多，結構體原型在 include/linux/devcie.h 中定義。我們常關心的是其中的兩個成員：
平臺數據指針： void *platform_data;
資源釋放函數： void (*release)(struct device *dev);
平臺數據指針platform_data是一個void *類型指針，可以向驅動層傳遞任意數據，release資源釋放函數接口在設備層一定要自己實現，否則在設備層釋放資源時會報錯。
以下列舉其中幾個成員結構：

struct device {
	const char *init_name; /*邏輯設備的名字*/
	struct device_type *type; /* 設備類型 */
	struct bus_type *bus; /* 設備所屬的總線類型 */
	struct device_driver *driver;/* 指向開辟 struct device 結構 driver 指針*/
	void		*platform_data;	/* 平臺設備指針 */
	dev_t devt;  /* 存放設備號 dev_t,creates the sysfs"dev" */
	struct class *class;  /* 設備所屬類*/
	void	(*release)(struct device *dev);/*設備資源釋放函數*/
};

• struct resource * resource結構信息
  
  ??struct resource * resource 結構體是用來保存設備資源內容信息。該結構體定義位置： include/linux/ioport.h

struct resource {
	resource_size_t start; //資源起始地址
	resource_size_t end; //資源結構地址
	const char *name;//資源名字
	unsigned long flags;//資源類型
	struct resource *parent, *sibling, *child;
};

• 設備層注冊函數

int platform_device_register(struct platform_device *pdev)
函數功能： 注冊平臺設備；
形參： pdev --設備結構體；
返回值： 成功返回0，失敗返回其它值；

• 設備層注銷函數

void platform_device_unregister(struct platform_device *pdev)
函數功能： 注冊平臺設備；
形參： pdev --設備結構體；

• 向內核添加多個設備

int platform_add_devices(struct platform_device **devs, int num)
函數功能： 向內核注冊多個設備；
形參： pdev --設備結構體；
???num – 注冊的設備個數
返回值： 成功返回0，失敗返回其它值；

2.2 驅動層接口函數

驅動層通過struct platform_driver 結構體保存相關信息，結構體定義位置： include/linux/devcie.h
在該結構體中必須要實現接口函數：

資源匹配函數：int (*probe)(struct platform_device *)
資源釋放函數：int (*remove)(struct platform_device *);
驅動資源結構體：struct device_driver driver;
一個驅動層可匹配多個設備層，若想同時匹配多個設備層，則通過id_table 指針完成匹配。

struct platform_driver {
	int (*probe)(struct platform_device *);//資源匹配函數
	int (*remove)(struct platform_device *);//資源釋放函數
	void (*shutdown)(struct platform_device *);
	int (*suspend)(struct platform_device *, pm_message_t state);
	int (*resume)(struct platform_device *);
	struct device_driver driver;//驅動資源結構體
	const struct platform_device_id *id_table;//匹配多多設備時需要填寫
};

• struct device_driver driver 結構信息

??struct device_driver driver 結構體中有個成員name必須要填寫，當沒有實現id_table指針時，設備層和驅動層就是通過該成員完成資源匹配。

struct device_driver {
	const char		*name; //資源匹配參數
	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 結構信息

??該結構也是用于匹配設備資源，一個驅動層可以同時匹配多個設備層。

struct platform_device_id {
	char name[PLATFORM_NAME_SIZE]; //資源匹配參數
	kernel_ulong_t driver_data
			__attribute__((aligned(sizeof(kernel_ulong_t)))); //匹配設備層的 void *platform_data數據
};

• 驅動層注冊和注銷函數

//驅動注冊函數
int platform_driver_register(struct platform_driver *drv)
//驅動注銷函數
void platform_driver_unregister(struct platform_driver *drv)

3.平臺設備框架應用示例

3.1 設備層注冊示例

設備層注冊步驟：

填充struct device結構體，填寫設備資源信息struct resource * resource；
調用設備層注冊函數platform_device_register()；
注銷時調用注銷函數platform_device_unregister；

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#include 
#include 
#include 

static void platform_release(struct device *dev)
{
	printk("資源釋放完成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,//資源釋放函數
	},
	.num_resources=sizeof(resource)/sizeof(resource[0]),
	.resource=resource,	
};

static int __init wbyq_platform_dev_init(void)
{
	platform_device_register(&pdev);
    return 0;
}
/*驅動釋放*/
static void __exit wbyq_platform_dev_cleanup(void)
{
	/*注銷設備層*/
	platform_device_unregister(&pdev);

}
module_init(wbyq_platform_dev_init);//驅動入口函數
module_exit(wbyq_platform_dev_cleanup);//驅動出口函數

MODULE_LICENSE("GPL");//驅動注冊協議
MODULE_AUTHOR("it_ashui");
MODULE_DESCRIPTION("Exynos4 platform_dev Driver");

3.2 驅動層注冊示例

驅動層注冊步驟：

填充 struct platform_driver結構體，實現資源匹配函數和資源釋放函數；
調用設備層注冊函數platform_driver_register()；
注銷時調用注銷函數platform_driver_unregister；

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#include 
#include 
#include 

static int platform_probe(struct platform_device *dev)
{
	printk("資源匹配成功n");
	printk("資源個數:%dn",dev->num_resources);
	struct resource * resource=platform_get_resource(dev,IORESOURCE_MEM,0);
	if(resource)
	{
		printk("資源名:%ststart=%xtend=%xn",resource->name,resource->start,resource->end);
	}
	return 0;
	
}
static int platform_remove(struct platform_device *dev)
{
	printk("資源釋放成功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("驅動層平臺設備注冊成功n");
    return 0;
}
/*驅動釋放*/
static void __exit wbyq_platform_drv_cleanup(void)
{
	/*注銷設備層*/
	platform_driver_unregister(&drv);
	printk("驅動層平臺設備注銷成功n");

}
module_init(wbyq_platform_drv_init);//驅動入口函數
module_exit(wbyq_platform_drv_cleanup);//驅動出口函數

MODULE_LICENSE("GPL");//驅動注冊協議
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 clean
	rm app -f
obj-m +=platform_drv.o platform_dev.o platform_dev2.o

4 運行效效果