platform_device与platform_driver

参考文章：http://blog.csdn.net/zhandoushi1982/article/details/5130207

做Linux方面也有三个多月了，对代码中的有些结构一直不是很明白，比如platform_device与platform_driver一直分不清关系。在网上搜了下，做个总结。两者的工作顺序是先定义platform_device -> 注册 platform_device->，再定义 platform_driver-> 注册 platform_driver。

 （1）platform_device设备的注册过程必须在相应设备驱动加载之前被调用，因为驱动注册时需要匹配内核中所以已注册的设备名。platform_device 是在系统启动时在init.c 里的s3c_arch_init() 函数里进行注册的。这个函数申明为arch_initcall(s3c_arch_init); 会在系统初始化阶段被调用。arch_initcall 的优先级高于module_init，所以会在Platform 驱动注册之前调用。现在内核中不是采用arch_initcall(s3c_arch_init) 注册platform_device 结构体而是通过.init_machine成员将其保存在arch_initcall(customize_machine)等待调用（在mach-smdk6410.c中定义的MACHINE_START到MACHINE_END）；其实质是一样的均放在.initcall3.init等待调用。之后再定义结构体struct platform_driver，在驱动初始化函数中调用函数platform_driver_register() 注册 platform_driver。详细过程描述如下：

      Linux从2.6版本开始引入了platform这个概念，在开发底层驱动程序时，首先要确认的就是设备的资源信息，在2.6内核中将每个设备的资源用结构platform_device来描述，该结构体定义在kernel/include/linux/platform_device.h中，

struct platform_device

{
      const char * name;
      u32  id;
      struct device dev;
      u32  num_resources;
      struct resource * resource;
};

struct platform_device

{
      const char * name;
      u32  id;
      struct device dev;
      u32  num_resources;
      struct resource * resource;
};

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kernel/include/linux/ioport.h中，
比如：

struct resource

{
       const char *name;
       unsigned long start, end;
       unsigned long flags;
       struct resource *parent, *sibling, *child;
};

struct resource 

{
       const char *name;
       unsigned long start, end;
       unsigned long flags;
       struct resource *parent, *sibling, *child;
};

实例如：：(在源码包内：arch\arm\plat-s3c24xx\devs.c)

static struct resource s3c_usb_resource[] = {
 [0] = {
       .start = S3C_PA_USBHOST,
       .end   = S3C_PA_USBHOST + S3C_SZ_USBHOST - 1,
       .flags = IORESOURCE_MEM,
     },
 [1] = {
       .start = IRQ_UHOST,
       .end   = IRQ_UHOST,
       .flags = IORESOURCE_IRQ,
     }
};

static struct resource s3c_usb_resource[] = {
 [0] = {
       .start = S3C_PA_USBHOST,
       .end   = S3C_PA_USBHOST + S3C_SZ_USBHOST - 1,
       .flags = IORESOURCE_MEM,
     },
 [1] = {
       .start = IRQ_UHOST,
       .end   = IRQ_UHOST,
       .flags = IORESOURCE_IRQ,
     }
};

以上是6410的USB  HOST分配的资源信息。第1组描述了这个usb host设备所占用的总线地址范围，起始地址和大小由硬件决定，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usb host设备的中断号，也由硬件设定，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：(在源码包内：arch\arm\plat-s3c24xx\devs.c)

struct platform_device s3c_device_usb = {
         .name    = "s3c2410-ohci",  //s3c6410-usb
         .id    = -1,
         .num_resources   = ARRAY_SIZE(s3c_usb_resource),
         .resource   = s3c_usb_resource,
         .dev              = {
                 .dma_mask = &s3c_device_usb_dmamask,
                 .coherent_dma_mask = 0xffffffffUL
             }
};

struct platform_device s3c_device_usb = {
         .name    = "s3c2410-ohci",  //s3c6410-usb
         .id    = -1,
         .num_resources   = ARRAY_SIZE(s3c_usb_resource),
         .resource   = s3c_usb_resource,
         .dev              = {
                 .dma_mask = &s3c_device_usb_dmamask,
                 .coherent_dma_mask = 0xffffffffUL
             }
};

有了platform_device就可以调用函数platform_add_devices向系统中添加该设备了。系统中的设备资源都可以采用这种方式列举在一起，然后成一个指针数组，如：

static struct platform_device *smdk6410_devices[] __initdata = {

......

 &s3c_device_usbgadget,
 &s3c_device_usb,  //jeff add.

......

}

然后在6410的初始化函数smdk6410_machine_init（）中执行：

platform_add_devices(smdk6410_devices, ARRAY_SIZE(smdk6410_devices));将所有的device添加进系统。platform_add_devices的好处在于它是一次性的执行多个platform_device_register。

（2） 至于驱动程序需要实现结构体struct platform_driver，也定义在kernel/include/linux/platform_device.h中：

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 pm_ext_ops *pm;
      struct device_driver driver;
};

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 pm_ext_ops *pm;
      struct device_driver driver;
};

则该处的USB HOST实现是：

static struct platform_driver ohci_hcd_s3c2410_driver = {
     .probe  = ohci_hcd_s3c2410_drv_probe,
     .remove  = ohci_hcd_s3c2410_drv_remove,
     .shutdown = usb_hcd_platform_shutdown,
     /*.suspend = ohci_hcd_s3c2410_drv_suspend, */
     /*.resume = ohci_hcd_s3c2410_drv_resume, */
     .driver  = {
          .owner = THIS_MODULE,
          .name = "s3c2410-ohci",
        },
};

static struct platform_driver ohci_hcd_s3c2410_driver = {
     .probe  = ohci_hcd_s3c2410_drv_probe,
     .remove  = ohci_hcd_s3c2410_drv_remove,
     .shutdown = usb_hcd_platform_shutdown,
     /*.suspend = ohci_hcd_s3c2410_drv_suspend, */
     /*.resume = ohci_hcd_s3c2410_drv_resume, */
     .driver  = {
          .owner = THIS_MODULE,
          .name = "s3c2410-ohci",
        },
};

      在驱动初始化（ohci-hcd.c的1124行）函数中调用函数platform_driver_register()注册该platform_driver，需要注意的是s3c_device_usb结构中name元素和ohci_hcd_s3c2410_driver 结构中driver.name必须是相同的，这样在platform_driver_register()注册时会对所有已注册的platform_device中元素的name和当前注册的platform_driver的driver.name进行比较，只有找到具备相同名称的platform_device存在后，platform_driver才能注册成功。当注册成功时会调用platform_driver结构元素probe函数指针，这里就是ohci_hcd_s3c2410_drv_probe开始探测加载。platform driver中的函数都是以platform device作为参数进入。

（3）为什么两个name的名字必须匹配才能实现device和driver的绑定？（1）在内核初始化时kernel_init()->do_basic_setup()->driver_init()->platform_bus_init()初始化platform_bus(虚拟总线)；（2）设备注册的时候platform_device_register()->platform_device_add()->(pdev->dev.bus = &platform_bus_type)把设备挂在虚拟的platform bus下；（3）驱动注册的时候platform_driver_register()->driver_register()->bus_add_driver()->driver_attach()->bus_for_each_dev()，对每个挂在虚拟的platform bus的设备作__driver_attach()->driver_probe_device()，判断drv->bus->match()是否存在并且是否执行成功，此时通过指针执行platform_match，比较strncmp(pdev->name, drv->name, BUS_ID_SIZE)，如果相符就调用really_probe（实际就是执行的相应设备的platform_driver->probe(platform_device)，注意platform_drv_probe的_dev参数是由bus_for_each_dev的next_device获得）开始真正的探测加载，如果probe成功则绑定该设备到该驱动。

      当进入probe函数后，需要获取设备的资源信息，根据参数type所指定类型，例如IORESOURCE_MEM，来分别获取指定的资源。
struct resource * platform_get_resource(struct platform_device *dev, unsigned int type, unsigned int num);当然，也可以固定资源类型，如获取资源中的中断号：struct int platform_get_irq(struct platform_device *dev, unsigned int num);

      probe函数一般完成硬件设备使能，struct resource的获取以及虚拟地址的动态映射和具体类型设备的注册（因为平台设备只是一种虚拟的设备类型);remove函数完成硬件设备的关闭，struct resource以及虚拟地址的动态映射的释放和具体类型设备的注销。只要和内核本身运行依赖性不大的外围设备 ( 换句话说只要不在内核运行所需的一个最小系统之内的设备 ), 相对独立的拥有各自独自的资源 (addresses and IRQs) ，都可以用platform_driver 实现。如：lcd,usb,uart 等，都可以用platfrom_driver 写，而timer,irq等最小系统之内的设备则最好不用platfrom_driver 机制，实际上内核实现也是这样的。

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以下一部分内容摘自：http://blog.csdn.net/tzwhzf/article/details/5939256

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platform_device.dev.bus_id是一个设备在总线上的名字，它包含两部分：
  ＊ platform_device.name   设备名字，用来进行driver的匹配
  ＊ platform_device.id     设备实例的标号，如果是-1，表示同样名字的设备只有一个
举个简单的例子，name/id是“serial/1”则它的bus_id就是serial.1  如果name/id是“serial/0”则它的bus_id就是serial.0 ,如果它的name/id是“serial/-1”则它的bus_id就是serial。
driver的绑定是通过driver core自动完成的，完成driver和device的匹配后以后会自动执行probe()函数，如果函数执行成功，则driver和device就绑定在一起了，drvier和device匹配的方法有3种：
  ＊ 当一个设备注册的时候，他会在总线上寻找匹配的driver，platform device一般在系统启动很早的时候就注册了
  ＊ 当一个驱动注册[platform_driver_register()]的时候，他会遍历所有总线上的设备来寻找匹配，在启动的过程驱动的注册一般比较晚，或者在模块载入的时候
  ＊ 当一个驱动注册[platform_driver_probe()]的时候， 功能上和使用platform_driver_register()是一样的，唯一的区别是它不能被以后其他的device probe了，也就是说这个driver只能和一个device绑定。

所有的设备通过bus_id挂在总线上，多个device可以共用一个driver，但是一个device不可以对应多个driver。驱动去注册时候会根据设备名寻找设备，没有设备会注册失败，注册的过程会通过probe来进行相应资源的申请，以及硬件的初始化，如果probe执行成功，则device 和driver的绑定就成功了。设备注册的时候同样会在总线上寻找相应的驱动，如果找到他也会试图绑定，绑定的过程同样是执行probe。

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以下一部分内容摘自：课本《深入理解linux设备驱动程序内核机制》

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如果drv所在的bus对应的driver_autoprobe属性为1，将调用driver_attach将当前的注册的drv与该bus上所属的设备进行绑定操作。绑定将遍历bus上的所有设备，对于其中每个设备dev将调用really_probe(dev,drv)进行实际的绑定操作。如果在此前bus上调用match方法，将首先调用match以确定drv与dev是否match，如果不match将继续遍历下一个设备，否则调用really_probe进行实际的绑定操作。

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