嵌入式linux驱动-platform 设备驱动
platform
- Linux 驱动的分离与分层
-
- 驱动的分离
- 驱动的分层
- platform 平台驱动模型简介
-
- platform 总线
- platform 驱动
- platform 设备
-
- platform_device文件编写
- 直接设备树描述设备信息（常用）
- 程序编写
-
- 设备树文件---platform 设备
- 驱动文件---platform 驱动
- 运行测试
Linux 系统提出了驱动的分离与分层这样的软件思路—platform 设备驱动（平台设备驱动）。
Linux 驱动的分离与分层
驱动的分离
随着linux驱动的板子越来越多，驱动设备越来越多，所以代码的重用性非常重要。
举个例子，使用一个MPU6050：
- 板子的厂家一般会提供I2C
主机驱动 - MPU6050一般会提供
设备驱动 - 需要借助linux内核中
platform驱动将主机驱动和设备驱动“连线”。
大体规则
- 当我们向系统注册一个驱动的时候，总线就会在右侧的设备中查找，看看有没有与之匹配的设备，如果有的话就将两者联系起来。
- 当向系统中注册一个设备的时候，总线就会当向系统中注册一个设备的时候，总线就会在左侧的驱动中查找看有没有与之匹配的设备，有的话也联系起来。
说白了就是总线(bus)、驱动(driver)和设备(device)模型。
驱动的分层
类似于网络的 7 层模型，不同的层负责不同的内容。
驱动分层也是如此，也是为了在不同的层处理不同的内容，可以极大的简化我们的驱动编写。
例如：input 子系统负责管理所有跟输入有关的驱动，包括键盘、鼠标、触摸等，最底层的就是设备原始驱动，负责获取输入设备的原始值，获取到的输入事件上报给 input 核心层。
platform 平台驱动模型简介
Linux 提出了：platform 虚拟总线、platform_driver驱动 和 platform_device设备。
之前说的设备树compatible属性就是类似的用于驱动和设备之间的匹配。
platform 总线
总线：bus_type结构体，定义在文件include/linux/device.h。
struct bus_type {
const char *name; /* 总线名字 */
...
int (*match)(struct device *dev, struct device_driver *drv);
...
};
platform 总线： bus_type 的一个具体实例，定义在文件 drivers/base/platform.c。
struct bus_type platform_bus_type = {
.name = "platform",
.dev_groups = platform_dev_groups,
.match = platform_match,
.uevent = platform_uevent,
.pm = &platform_dev_pm_ops,
};
其中platform_match函数负责匹配驱动和设备，有4种方法：
- OF 类型的匹配，of_driver_match_device(dev, drv)。
- ACPI 匹配方式，acpi_driver_match_device(dev, drv)。
- id_table 匹配，platform_driver匹配platform_device中的id_table。
- 直接比较驱动和设备的 name 字段。（常用）
platform 驱动
platform驱动：由platform_driver 结构体表示，定义在文件include/linux/platform_device.h
struct platform_driver {
int (*probe)(struct platform_device *);
int (*remove)(struct platform_device *);
void (*shutdown)(struct platform_device *);
int (*suspend)(struct platform_device *, pm_message_t state);
int (*resume)(struct platform_device *);
struct device_driver driver;
const struct platform_device_id *id_table;
bool prevent_deferred_probe;
};
//同样的，里边儿有各种函数指针。
注意：
- probe 函数，当驱动与设备匹配成功以后 probe 函数就会执行，非常重要的函数！！
- driver 成员是 device_driver 结构体（基类）变量。
//device_driver 结构体定义在 include/linux/device.h
struct device_driver {
const char *name;
...
const struct of_device_id *of_match_table;
...
};
//of_device_id 结构体定义在文件 include/linux/mod_devicetable.h
struct of_device_id {
char name[32];
char type[32];
char compatible[128];
const void *data;
};
-
id_table 表，第三种匹配方法。
-
注册函数
int platform_driver_register (struct platform_driver *driver)
driver：要注册的 platform 驱动。
返回值： 负数，失败； 0，成功。
- 注销函数
void platform_driver_unregister(struct platform_driver *drv)
drv：要卸载的 platform 驱动。
返回值： 无。
platform 驱动框架
platform 驱动还是传统的字符设备驱动、块设备驱动或网络设备驱动，只是套上了一张“platform” 的皮，目的是为了使用总线、驱动和设备这个驱动模型来实现驱动的分离与分层。
以下驱动还是在之前驱动程序的基础上，中间加塞了platform驱动。
/* 设备结构体 */
struct xxx_dev{
struct cdev cdev;
...
/* 设备结构体其他具体内容 */
};
struct xxx_dev xxxdev; /* 定义个设备结构体变量 */
static int xxx_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
/* 函数具体内容 */
...
return 0;
}
static ssize_t xxx_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
/* 函数具体内容 */
...
return 0;
}
/*
* 字符设备驱动操作集
*/
static struct file_operations xxx_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = xxx_open,
.write = xxx_write,
};
/*
* platform 驱动的 probe 函数
* 驱动与设备匹配成功以后此函数就会执行
*/
static int xxx_probe(struct platform_device *dev)
{
......
cdev_init(&xxxdev.cdev, &xxx_fops); /* 注册字符设备驱动 */
/* 函数具体内容 */
...
return 0;
}
static int xxx_remove(struct platform_device *dev)
{
......
cdev_del(&xxxdev.cdev);/* 删除 cdev */
/* 函数具体内容 */
...
return 0;
}
/* 匹配列表 */
static const struct of_device_id xxx_of_match[] = {
{ .compatible = "xxx-gpio" },
{ /* Sentinel */ }//of_device_id 表最后一个匹配项必须是空的
};
/*
* platform 平台驱动结构体
*/
static struct platform_driver xxx_driver = {
.driver = {
.name = "xxx",
.of_match_table = xxx_of_match,
},
.probe = xxx_probe,
.remove = xxx_remove,
};
/* 驱动模块加载 */
static int __init xxxdriver_init(void)
{
return platform_driver_register(&xxx_driver);
}
/* 驱动模块卸载 */
static void __exit xxxdriver_exit(void)
{
platform_driver_unregister(&xxx_driver);
}
module_init(xxxdriver_init);
module_exit(xxxdriver_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");
platform 设备
两种方法：
- 方法一：直接设备树描述（常用）
- 方法二：编写platform 设备（这是实在不支持设备树的情况）
platform_device文件编写
platform 设备：由platform_device结构体表示，定义在文件
include/linux/platform_device.h 。
struct platform_device {
const char *name; //设备名字
...
u32 num_resources; //资源数量
struct resource *resource; //资源，也就是设备信息，如外设寄存器
...
};
注意：
- resource结构体：
struct resource {
resource_size_t start;
resource_size_t end;
const char *name;
unsigned long flags;
struct resource *parent, *sibling, *child;
};
start 和 end 分别表示资源的起始和终止信息，对于内存类的资源，就表示内存起始和终止地址，
name 表示资源名字，
flags 表示资源类型
#define IORESOURCE_BITS 0x000000ff /* Bus-specific bits */
#define IORESOURCE_TYPE_BITS 0x00001f00 /* Resource type */
#define IORESOURCE_IO 0x00000100 /* PCI/ISA I/O ports */
#define IORESOURCE_MEM 0x00000200
#define IORESOURCE_REG 0x00000300 /* Register offsets */
#define IORESOURCE_IRQ 0x00000400
#define IORESOURCE_DMA 0x00000800
#define IORESOURCE_BUS 0x00001000
......
/* PCI control bits. Shares IORESOURCE_BITS with above PCI ROM. */
#define IORESOURCE_PCI_FIXED (1<<4) /* Do not move resource */
- 注册函数
int platform_device_register(struct platform_device *pdev)
pdev：要注册的 platform 设备。
返回值： 负数，失败； 0，成功。
- 注销函数
void platform_device_unregister(struct platform_device *pdev)
pdev：要注销的 platform 设备。
返回值： 无。
- platform 设备信息框架
/* 寄存器地址定义*/
#define PERIPH1_REGISTER_BASE (0X20000000) /* 外设 1 寄存器首地址 */
#define PERIPH2_REGISTER_BASE (0X020E0068) /* 外设 2 寄存器首地址 */
#define REGISTER_LENGTH 4
/* 资源 */
static struct resource xxx_resources[] = {
[0] = {
.start = PERIPH1_REGISTER_BASE,
.end = (PERIPH1_REGISTER_BASE + REGISTER_LENGTH - 1),
.flags = IORESOURCE_MEM,
},
[1] = {
.start = PERIPH2_REGISTER_BASE,
.end = (PERIPH2_REGISTER_BASE + REGISTER_LENGTH - 1),
.flags = IORESOURCE_MEM,
},
};
/* platform 设备结构体 */
static struct platform_device xxxdevice = {
.name = "xxx-gpio",
.id = -1,
.num_resources = ARRAY_SIZE(xxx_resources),
.resource = xxx_resources,
};
/* 设备模块加载 */
static int __init xxxdevice_init(void)
{
return platform_device_register(&xxxdevice);
}
/* 设备模块注销 */
static void __exit xxx_resourcesdevice_exit(void)
{
platform_device_unregister(&xxxdevice);
}
module_init(xxxdevice_init);
module_exit(xxxdevice_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");
直接设备树描述设备信息（常用）
设备树：platform 总线通过设备树中设备节点的 compatible 属性值来匹配驱动！
gpioled {
#address-cells = <1>;
#size-cells = <1>;
compatible = "atkalpha-gpioled";
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&pinctrl_led>;
led-gpio = <&gpio1 3 GPIO_ACTIVE_LOW>;
status = "okay";
};
注意：
- 编写 platform驱动的时候
of_match_table 属性表中要有“atkalpha-gpioled”。 - 驱动和设备的compatible匹配成功执行probe函数。
- 注销驱动模块执行remove函数。
程序编写
设备树文件—platform 设备
在设备树中添加gpioled子节点。
gpioled {
#address-cells = <1>;
#size-cells = <1>;
compatible = "atkalpha-gpioled";
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&pinctrl_led>;
led-gpio = <&gpio1 3 GPIO_ACTIVE_LOW>;
status = "okay";
};
驱动文件—platform 驱动
正所谓，熟能生巧，到目前为止，驱动程序都是这几步，很套路的。
#include 运行测试
1、编译驱动和应用
2、加载驱动
depmod //第一次加载驱动的时候需要运行此命令
modprobe leddriver.ko //加载驱动模块
3、/sys/bus/platform/drivers/目录下查看驱动是否存在。
/* platform驱动结构体 */
static struct platform_driver led_driver = {
.driver = {
.name = "imx6ul-led", /* 驱动名字，用于和设备匹配 */
.of_match_table = led_of_match, /* 设备树匹配表 */
},
.probe = led_probe,
.remove = led_remove,
};
4、/sys/bus/platform/devices/目录下查看设备文件是否存在。
设备树中的gpioled子节点。
gpioled {
......
};
5、驱动和设备匹配成功
