Linux驱动-platform总线设备驱动
前言
写文章的目的是想通过记录自己的学习过程，以便以后使用到相关的知识点可以回顾和参考。
一、简介
platform总线是一种虚拟的总线，相应的设备则为platform_device，而驱动则为platform_driver。platform总线将设备和驱动绑定，在系统每注册一个设备的时候，会寻找与之匹配的驱动；相反的，在系统每注册一个驱动的时候，会寻找与之匹配的设备，而匹配由总线完成。
二、platform 总线
Linux系统内核使用bus_type结构体表示总线，此结构体定义在文件include/linux/device.h，bus_type 结构体内容如下：
struct bus_type {
const char *name; //总线名字
const char *dev_name;
struct device *dev_root;
struct bus_attribute *bus_attrs; //总线属性
struct device_attribute *dev_attrs; //设备属性
struct driver_attribute *drv_attrs; //驱动属性
int (*match)(struct device *dev, struct device_driver *drv); //把设备与驱动匹配起来的函数
int (*uevent)(struct device *dev, struct kobj_uevent_env *env);
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 dev_pm_ops *pm;
struct iommu_ops *iommu_ops;
struct subsys_private *p;
};
platform 总线是 bus_type 的一个具体实例，定义在文件 drivers/base/platform.c，platform 总线定义如下：
struct bus_type platform_bus_type = {
.name = "platform", //总线名字
.dev_attrs = platform_dev_attrs,
.match = platform_match, //设备与驱动的匹配函数
.uevent = platform_uevent,
.pm = &platform_dev_pm_ops,
};
里面有一个必要重要的函数platform_match，函数的作用是把驱动和设备匹配起来，使设备能够找到对应的驱动，驱动能够找到对应的设备，platform_match函数定义在文件drivers/base/platform.c 中，函数内容如下所示：
static int platform_match(struct device *dev, struct device_driver *drv)
{
struct platform_device *pdev = to_platform_device(dev);
struct platform_driver *pdrv = to_platform_driver(drv);
/* Attempt an OF style match first */
if (of_driver_match_device(dev, drv)) //第一种匹配方式
return 1;
/* Then try to match against the id table */
if (pdrv->id_table) //第二种匹配方式
return platform_match_id(pdrv->id_table, pdev) != NULL;
/* fall-back to driver name match */
return (strcmp(pdev->name, drv->name) == 0); //第三种匹配方式
}
驱动和设备的匹配方式有三种，其中用得最多就是第三种，因为老版本的Linux不支持设备树，基本都是使用这种方式，直接比较驱动和设备的 name 字段，等下的实操也是采用这种方式。
而第一种是设备树采用的匹配方式，of_driver_match_device 函数定义在文include/linux/of_device.h 中。device_driver 结构体(表示设备驱动)中有个名为of_match_table的成员变量，此成员变量保存着驱动的compatible匹配表，设备树中的每个设备节点的 compatible 属性会和of_match_table 表中的所有成员比较，查看是否有相同的条目，如果有的话就表示设备和此驱动匹配，设备和驱动匹配成功以后 probe 函数就会执行。
三、platform 驱动
platform_driver 结 构 体 表 示 platform 驱动，此结构体定义在文件include/linux/platform_device.h 中，内容如下：
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;
};
probe函数，相当于驱动的入口函数，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，一般驱动的提供者会编写，如果自己要编写一个全新的驱动，那么 probe 就需要自行实现。
remove函数，相当于驱动的出口函数。
driver成员，为 device_driver 结构体变量，Linux 内核里面大量使用到了面向对象的思维，device_driver 相当于基类，提供了最基础的驱动框架。plaform_driver 继承了这个基类，然后在此基础上又添加了一些特有的成员变量。
device_driver 结构体定义在 include/linux/device.h，device_driver 结构体的内容如下：
struct device_driver {
const char *name; //name字段，platform_match函数就是把它与设备的name字段进行匹配的
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; //采用设备树的时候驱动使用的匹配表
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;
};
name字段，驱动的名字，platform_match函数就是把它与设备的name字段进行匹配的。
of_match_table成员，是一个数组，每个元素的类型为 of_device_id 结构体类型，of_device_id 结构体里面有一个 compatible 成员，对于设备树而言，就是通过设备节点的 compatible 属性值和 of_match_table 中每个项目的 compatible 成员变量进行比较，如果有相等的就表示设备和此驱动匹配成功。
当我们定义并初始化好 platform_driver 结构体变量以后，需要在驱动入口函数里面调用platform_driver_register 函数向 Linux 内核注册一个 platform 驱动，platform_driver_register 函数原型如下所示：
int platform_driver_register (struct platform_driver driver)
函数参数和返回值含义如下：
driver：要注册的 platform 驱动。
返回值：负数，失败；0，成功。
还需要在驱动卸载函数中通过 platform_driver_unregister 函数卸载 platform 驱动，
platform_driver_unregister 函数原型如下：
void platform_driver_unregister(struct platform_driver drv)
函数参数和返回值含义如下：
drv：要卸载的 platform 驱动。
返回值：无
四、platform 设备
platform_device 这个结构体表示 platform 设备，platform_device 结构体定义在文件include/linux/platform_device.h 中，结构体内容如下：
struct platform_device {
const char * name; //name字段，platform_match函数就是把它与驱动的name字段进行匹配的
int id;
struct device dev;
u32 num_resources; //资源数量
struct resource * resource; //资源
const struct platform_device_id *id_entry;
/* MFD cell pointer */
struct mfd_cell *mfd_cell;
/* arch specific additions */
struct pdev_archdata archdata;
};
name字段：跟上面驱动部分提到的name字段对应，platform_match函数就是把它与驱动的name字段进行匹配的。
resource成员，是一个数组，它的元素的类型为 resource 结构体类型，里面存放资源，也就是设备信息，比如外设寄存器，中断号，GPIO号等。
resource 结构体内容如下：
struct resource {
resource_size_t start; //资源的起始
resource_size_t end; //资源的结束
const char *name; //资源的名字
unsigned long flags; //资源的类型
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_IO 0x00000100 ---->GPIO口号
#define IORESOURCE_MEM 0x00000200 ---->功能寄存器的物理地址内存区
#define IORESOURCE_IRQ 0x00000400 ---->中断号
#define IORESOURCE_DMA 0x00000800 ---->DMA
#define IORESOURCE_BUS 0x00001000 ---->BUS
使用platform_device结构体来描述设备信息后，还需要用到 platform_device_register 函数将设备信息注册到 Linux 内核中，此函数原型如下所示：
int platform_device_register(struct platform_device pdev)
函数参数和返回值含义如下：
pdev：要注册的 platform 设备。
返回值：负数，失败；0，成功。
如果不再使用 platform 的话可以通过 platform_device_unregister 函数注销掉相应的 platform
设备，platform_device_unregister 函数原型如下：
void platform_device_unregister(struct platform_device pdev)
函数参数和返回值含义如下：
pdev：要注销的 platform 设备。
返回值：无
五、用platform总线设备驱动来点亮led
一、平台设备驱动程序led_drv.c：
#include 二、平台设备程序led_dev.c
#include 三、应用程序ledApp.c
#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "fcntl.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"
#define LEDOFF 0
#define LEDON 1
int main(int argc , char *argv[])
{
int fd, ret;
char *filename;
unsigned char databuf[2];
if(argc != 4){
printf("Error Usage!\r\n");
return -1;
}
filename = argv[1];
/* 打开驱动文件 */
fd = open(filename, O_RDWR);
if(fd < 0){
printf("Can't open file %s\r\n", filename);
return -1;
}
databuf[0] = atoi(argv[2]); //需要控制哪个led
databuf[1] = atoi(argv[3]); //点亮还是关闭
/* 向设备驱动写数据 */
ret = write(fd, databuf, sizeof(databuf));
if(ret < 0){
printf("LED Control failed!\r\n");
close(fd);
return -1;
}
/* 关闭设备 */
ret = close(fd);
if(ret < 0){
printf("Can't close file %s\r\n", filename);
return -1;
}
return 0;
}
四、测试
