linux设备模型之platform总线
linux设备模型之platform总线(转)
从Linux 2.6起引入了一套新的驱动管理和注册机制:Platform_device和Platform_driver。
Linux中大部分的设备驱动，都可以使用这套机制, 设备用Platform_device表示，驱动用Platform_driver进行注册。
Linux platform driver机制和传统的device driver 机制(通过driver_register函数进行注册)相比，一个十分明显的优势在于platform机制将设备本身的资源注册进内核，由内核统一管理，在驱动程序中使用这些资源时通过platform device提供的标准接口进行申请并使用。这样提高了驱动和资源管理的独立性，并且拥有较好的可移植性和安全性(这些标准接口是安全的)。
通过platform机制开发底层设备驱动流程图：
定义platform_device---->注册platform_device----》定义platform_driver------》注册platform_driver
系统启动时初始化时创建了 platform_bus 设备和 platform_bus_type 总线：
通过insert_resource将设备定义的所要分配的资源注册到内核。
经过platform_device_register注册的设备，在sys中看起来的结构可能是：
/sys/devices/platform/serial8250.0
|-- uevent
|-- modalias
|-- subsystem -> ../../../bus/platform
|-- power
|-- tty
|-- driver -> ../../../bus/platform/drivers/serial8250
内核初始化函数 kernel_init() 中调用了 do_basic_setup() ，该函数中调用 driver_init() ， 该函数中调用 platform_bus_init() ，我们看看 platform_bus_init() 函数：
int __init platform_bus_init(void)
{
int error
early_platform_cleanup()
error = device_register(&platform_bus);
if (error)
return error;
error = bus_register(&platform_bus_type);
if (error)
device_unregister(&platform_bus);
return error;
}
device_register(&platform_bus) 中的 platform_bus 如下：
struct device platform_bus = {
.init_name = "platform",
};
改函数把设备名为 platform 的设备 platform_bus 注册到系统中，其他的 platform 的设备都会以它为 parent 。它在 sysfs 中目录下 . 即 /sys/devices/platform 。
接着 bus_register(&platform_bus_type) 注册了 platform_bus_type 总线，看一下改总线的定义：
struct bus_type platform_bus_type = {
.name = "platform",
.dev_attrs = platform_dev_attrs,
.match = platform_match,
.uevent = platform_uevent,
.pm = &platform_dev_pm_ops,
};
默认 platform_bus_type 中没有定义 probe 函数。
我们分析一下其中 platform_match 和 platform_uevent 函数。在分析设备驱动模型是已经知道总线类型 match 函数是在设备匹配驱动时调用， uevent 函数在产生事件时调用。
platform_match （）代码如下：
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);
/* match against the id table first */
if (pdrv->id_table)
return platform_match_id(pdrv->id_table, pdev) != NULL;
/* fall-back to driver name match */
return (strcmp(pdev->name, drv->name) == 0);
}
static const struct platform_device_id *platform_match_id(
struct platform_device_id *id,
struct platform_device *pdev)
{
while (id->name[0]) {
if (strcmp(pdev->name, id->name) == 0) {
pdev->id_entry = id;
return id;
}
id++;
}
return NULL;
}
不难看出，如果 pdrv 的 id_table 数组中包含了 pdev->name ，或者 drv->name 和 pdev->name 名字相同，都会认为是匹配成功。 id_table 数组是为了应对那些对应设备和驱动的 drv->name 和 pdev->name 名字不同的情况。
再看看 platform_uevent （）函数：
static int platform_uevent(struct device *dev, struct kobj_uevent_env *env)
{
struct platform_device *pdev = to_platform_device(dev);
add_uevent_var(env, "MODALIAS=%s%s", PLATFORM_MODULE_PREFIX,
(pdev->id_entry) ? pdev->id_entry->name : pdev->name);
return 0;
}
添加了 MODALIAS 环境变量，我们回顾一下： platform_bus. parent->kobj->kset->uevent_ops 为 device_uevent_ops ， bus_uevent_ops 的定义如下：
static struct kset_uevent_ops device_uevent_ops = {
.filter = dev_uevent_filter,
.name = dev_uevent_name,
.uevent = dev_uevent,
};
当调用 device_add() 时会调用 kobject_uevent(&dev->kobj, KOBJ_ADD) 产生一个事件，这个函数中会调用相应的 kset_uevent_ops 的 uevent 函数，这里即为 dev_uevent() ，我们看一下这个函数的代码片段：
static int dev_uevent(struct kset *kset, struct kobject *kobj,
struct kobj_uevent_env *env)
{
/* have the bus specific function add its stuff */
if (dev->bus && dev->bus->uevent) {
retval = dev->bus->uevent(dev, env);
if (retval)
pr_debug("device: '%s': %s: bus uevent() returned %d ",
dev_name(dev), __func__, retval);
} .
}
从这里看到如果 bus->uevent() 函数存在则会调用它。
到这里我们清楚了 platform_uevent 会在哪里调用了。
在2.6内核中platform设备用结构体platform_device来描述，该结构体定义在kernelincludelinuxplatform_device.h中，Platform设备简单的封装了struct device，主要是增加了struct resource来表示设备在系统中所占用的内存或者中断资源等。
1、struct platform_device {
const char * name; //设备名称，和设备id一起设置内嵌kobj的name
int id; //设备id，和设备名称一起设置内嵌kobj的name
struct device dev; //内部封装的device
u32 num_resources; //资源的个数
struct resource * resource; //一些io或者中断资源
};
该结构一个重要的元素是resource，该元素存入了最为重要的设备资源信息，定义在kernelincludelinuxioport.h中，
2、 struct resource {
const char *name; 资源的名称
unsigned long start, end;资源的起始物理地址，结束物理地址
unsigned long flags; 资源的类型。比如MEM,IO,IRQ等类型
struct resource *parent, *sibling, *child; //资源链表指针
};
3、 下面举s3c2410平台的i2c驱动作为例子来说明：
/* arch/arm/mach-s3c2410/devs.c */
/* I2C */
static struct resource s3c_i2c_resource[] = {
[0] = {
.start = S3C24XX_PA_IIC,
.end = S3C24XX_PA_IIC + S3C24XX_SZ_IIC - 1,
.flags = IORESOURCE_MEM,
},
[1] = {
.start = IRQ_IIC, //S3C2410_IRQ(27)
.end = IRQ_IIC,
.flags = IORESOURCE_IRQ,
}
};
这里定义了两组resource，它描述了一个I2C设备的资源，第1组描述了这个I2C设备所占用的总线地址范围，IORESOURCE_MEM表示第1组描述的是内存类型的资源信息，第2组描述了这个I2C设备的中断号，IORESOURCE_IRQ表示第2组描述的是中断资源信息。设备驱动会根据flags来获取相应的资源信息。
有了resource信息，就可以定义platform_device了：
struct platform_device s3c_device_i2c = {
.name = "s3c2410-i2c",
.id = -1,
.num_resources = ARRAY_SIZE(s3c_i2c_resource),
.resource = s3c_i2c_resource,
};
static struct resource s3c_wdt_resource1={
.start=0x44100000,
.end=0x44200000,
.flags=IORESOURCE_MEM
设备从0x441000000!~0x442000000结束，属于地址性的信息。
static struct resource s3c_wdt_resource2={
.start=20,
.end=20,
.flags=IORESOURCE_IRQ
改设备用20号中断。
4、struct platform_device的分配使用：
struct platform_device *platform_device_alloc(const char * name,int id)
参数：设备名，id:设备id，一般为-1.
5、注册平台设备
int platform_device_add(struct platform_device *pdev)
在设备模型的分析中知道了把设备添加到系统要调用 device_initialize() 和 platform_device_add(pdev) 函数。
对于 platform 设备的初始化，内核源码也提供了 platform_device_alloc() 函数。
对于 platform 设备的初注册，内核源码提供了 platform_device_add() 函数，它是进行一系列的操作后调用 device_add() 将设备注册到相应的总线上，内核代码中 platform 设备的其他注册函数都是基于这个函数，如 platform_device_register() 、 platform_device_register_simple() 、 platform_device_register_data() 等。
对这些函数逐个分析，首先看看初始化函数 platform_device_alloc() ：
struct platform_device * platform_device_alloc(const char *name, int id)
{
struct platform_object *pa;
pa = kzalloc(sizeof(struct platform_object) + strlen(name), GFP_KERNEL);
if (pa) {
strcpy(pa->name, name);
pa->pdev.name = pa->name;
pa->pdev.id = id;
device_initialize(&pa->pdev.dev);
pa->pdev.dev.release = platform_device_release;
}
return pa ? &pa->pdev : NULL;
}
该函数首先为 platform 设备分配内存空间，这里的 struct platform_object 结构是 struct platform _device 结构的封装，其定义如下：
struct platform_object {
struct platform_device pdev;
char name[1];
};
其中第二个字段 name 的地址用于存放第一个字段 pdev 的 name 指针上的内容，函数中的代码说明了这点：
strcpy(pa->name, name);
pa->pdev.name = pa->name;
接着用输入参数 id 初始化 platform_device 的 id 字段，这个 id 是在设置代表它的 kobject 时会用到的，我们将在后面分析到，如果不用它，则设为 -1 。
接着调用 device_initialize() 初始化 platform_device 内嵌的 device ，并设置其 release 函数指针。
platform_device_alloc() 函数分析完了。
接着我们看看 platform_device_add() 函数：
int platform_device_add(struct platform_device *pdev)
{
int i, ret = 0;
if (!pdev)
return -EINVAL;
if (!pdev->dev.parent)
pdev->dev.parent = & platform_bus;
pdev->dev.bus = &platform_bus_type;
设置父节点和总线，这里的 platform_bus 和 platform_bus_type 在上面的初始化部分已经分析。
if (pdev->id != -1)
dev_set_name(&pdev->dev, "%s.%d", pdev->name, pdev->id);
else
dev_set_name(&pdev->dev, "%s", pdev->name);
设置 pdev->dev 内嵌的 kobj 的 name 字段，它是 pdev->name 指向的内容加上 id ，如果 id 为 -1 则忽略它，关于 dev_set_name() 函数已经在分析设备驱动模型时分析过，这里不再累赘。
for (i = 0; i < pdev->num_resources; i++) {
struct resource *p, *r = &pdev->resource[i];
if (r->name == NULL)
r->name = dev_name(&pdev->dev);
p = r->parent;
if (!p) {
if (resource_type(r) == IORESOURCE_MEM)
p = &iomem_resource;
else if (resource_type(r) == IORESOURCE_IO)
p = &ioport_resource;
}
if (p && insert_resource(p, r)) {
printk(KERN_ERR
"%s: failed to claim resource %d ",
dev_name(&pdev->dev), i);
ret = -EBUSY;
goto failed;
}
}
初始化资源并将资源分配给它，每个资源的它的 parent 不存在则根据 flags 域设置 parent ， flags 为 IORESOURCE_MEM ，则所表示的资源为 I/O 映射内存， flags 为 IORESOURCE_IO ，则所表示的资源为 I/O 端口。
pr_debug("Registering platform device '%s'. Parent at %s ",
dev_name(&pdev->dev), dev_name(pdev->dev.parent));
ret = device_add(&pdev->dev);
就在这里把设备注册到总线上，如果你对 device_add() 函数不熟悉，请参考本站的设别模型分析部分内容。
if (ret == 0)
return ret;
failed:
while (--i >= 0) {
struct resource *r = &pdev->resource[i];
unsigned long type = resource_type(r);
if (type == IORESOURCE_MEM || type == IORESOURCE_IO)
release_resource(r);
}
除错撤销的内容。
return ret;
}
platform_device_add() 函数分析完了，我们看下 platform_device_register() 函数：
int platform_device_register(struct platform_device *pdev)
{
device_initialize(&pdev->dev);
return platform_device_add(pdev);
}
没错它就是初始化 pdev->dev 后调用 platform_device_add() 把它注册到 platform_bus_type 上。
在看看 platform_device_register_simple() 函数：
struct platform_device *platform_device_register_simple(const char *name,
int id,
struct resource *res,
unsigned int num)
{
struct platform_device *pdev;
int retval;
pdev = platform_device_alloc(name, id);
if (!pdev) {
retval = -ENOMEM;
goto error;
}
if (num) {
retval = platform_device_add_resources(pdev, res, num);
if (retval)
goto error;
}
retval = platform_device_add(pdev);
if (retval)
goto error;
return pdev;
error:
platform_device_put(pdev); 注册失败，释放相关内存
return ERR_PTR(retval);
}
该函数就是调用了 platform_device_alloc() 和 platform_device_add() 函数来创建的注册 platform device ，函数也根据 res 参数分配资源，看看 platform_device_add_resources() 函数：
int platform_device_add_resources(struct platform_device *pdev,
struct resource *res, unsigned int num)
{
struct resource *r;
r = kmalloc(sizeof(struct resource) * num, GFP_KERNEL);
if (r) {
memcpy(r, res, sizeof(struct resource) * num);
pdev->resource = r;
pdev-> num_resources = num;
}
return r ? 0 : -ENOMEM;
}
很简单，为资源分配内存空间，并拷贝参数 res 中的内容，链接到 device 并设置其 num_resources 。
二、获取资源
struct resource *platform_get_resource(struct platform_device *dev, 资源所属的设备
unsigned int type, 获取的资源的类型
unsigned int num) 获取的资源数（第几个资源）
{
int i;
for (i = 0; i < dev->num_resources; i++) {
struct resource *r = &dev->resource[i];
if (type == resource_type(r) && num-- == 0)
return r;
}
return NULL;
}
例如： platform_get_resource(pdev,IORESOURCE_IRQ,0) 获取中断号，第1个资源。
三、平台驱动
类似platform_driver,就是对driver_register的一层很简单的包装。在sys文件系统中的结构可能是：
/sys/bus/platform/drivers/serial8250
|-- serial8250 -> ../../../../devices/platform/serial8250
|-- serial8250.0 -> ../../../../devices/platform/serial8250.0
|-- uevent
|-- unbind
|-- bind
数据结构
相对于标准的struct device_drvier，platform_driver就是一层很简单的包装。
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 (*suspend_late)(struct platform_device *, pm_message_t state);
int (*resume_early)(struct platform_device *);
int (*resume)(struct platform_device *);
struct device_driver driver; //内部封装的device_driver
};
platform driver 的注册函数 platform_driver_register() 同样也是进行其它的一些初始化后调用 driver_register() 将驱动注册到 platform_bus_type 总线上，看一下这个函数：
int platform_driver_register(struct platform_driver *drv)
{
drv->driver.bus = &platform_bus_type;
if (drv->probe)
drv-> driver.probe = platform_drv_probe;
if (drv->remove)
drv->driver.remove = platform_drv_remove;
if (drv->shutdown)
drv->driver.shutdown = platform_drv_shutdown;
return driver_register(&drv->driver);
}
上面的函数指定了内嵌的 driver 的 bus 字段为 platform_bus_type ，即为它将要注册到的总线。
然后设定了 platform_driver 内嵌的 driver 的 probe 、 remove 、 shutdown 函数。
看下相应的这三个函数：
static int platform_drv_probe(struct device *_dev)
{
struct platform_driver *drv = to_platform_driver(_dev->driver);
struct platform_device *dev = to_platform_device(_dev);
return drv->probe(dev);
}
static int platform_drv_remove(struct device *_dev)
{
struct platform_driver *drv = to_platform_driver(_dev->driver);
struct platform_device *dev = to_platform_device(_dev);
return drv->remove(dev);
}
static void platform_drv_shutdown(struct device *_dev)
{
struct platform_driver *drv = to_platform_driver(_dev->driver);
struct platform_device *dev = to_platform_device(_dev);
drv->shutdown(dev);
}
从这三个函数的代码可以看到，又找到了相应的 platform_driver 和 platform_device ，然后调用 platform_driver 的 probe 、 remove 、 shutdown 函数。这是一种高明的做法：在不针对某个驱动具体的 probe 、 remove 、 shutdown 指向的函数，而通过上三个过度函数来找到 platform_driver ，然后调用 probe 、 remove 、 shutdown 接口。