Linux驱动10-Platform总线你了解多少?

时间:2021-02-04 17:54:28 来源: 一口Linux


platform总线是学习linux驱动必须要掌握的一个知识点。

本文参考已发布:Linux 3.14内核

一、概念

嵌入式系统中有很多的物理总线:I2c、SPI、USB、uart、PCIE、APB、AHB

linux从2.6起就加入了一套新的驱动管理和注册的机制platform平台总线,是一条虚拟的总线,并不是一个物理的总线。

相比 PCI、USB,它主要用于描述SOC上的片上资源。platform 所描述的资源有一个共同点:在CPU 的总线上直接取址。

平台设备会分到一个名称(用在驱动绑定中)以及一系列诸如地址和中断请求号(IRQ)之类的资源。

设备用platform_device表示,驱动用platform_driver进行注册。

与传统的bus/device/driver机制相比,platform由内核进行统一管理,在驱动中使用资源,提高了代码的安全性和可移植性。

二、platform

1. platform总线两个最重要的结构体

platform维护的所有的驱动都必须要用该结构体定义:

platform_driver

structplatform_driver{

int(*probe)(structplatform_device*);//

int(*remove)(structplatform_device*);

void(*shutdown)(structplatform_device*);

int(*suspend)(structplatform_device*,pm_message_tstate);

int(*resume)(structplatform_device*);

structdevice_driverdriver;

conststructplatform_device_id*id_table;

boolprevent_deferred_probe;

};

该结构体,用于注册驱动到platform总线,

成员 含义
probe 当驱动和硬件信息匹配成功之后,就会调用probe函数,驱动所有的资源的注册和初始化全部放在probe函数中
remove 硬件信息被移除了,或者驱动被卸载了,全部要释放,释放资源的操作就放在该函数中
struct device_driver driver 内核维护的所有的驱动必须包含该成员,通常driver->name用于和设备进行匹配
const struct platform_device_id *id_table 往往一个驱动可能能同时支持多个硬件,这些硬件的名字都放在该结构体数组中

我们编写驱动的时候往往需要填充以上几个成员

platform_device

platform总线用于描述设备硬件信息的结构体,包括该硬件的所有资源(io,memory、中断、DMA等等)。

structplatform_device{

constchar*name;

intid;

boolid_auto;

structdevicedev;

u32num_resources;

structresource*resource;

conststructplatform_device_id*id_entry;

/*MFDcellpointer*/

structmfd_cell*mfd_cell;

/*archspecificadditions*/

structpdev_archdataarchdata;

};

成员 含义
const char*name 设备的名字,用于和驱动进行匹配的
struct devicedev 内核中维护的所有的设备必须包含该成员,
u32num_resources 资源个数
struct resource*resource 描述资源

struct devicedev->release()必须实现,

其中描述硬件信息的成员struct resource

0x139d0000

structresource{

resource_size_tstart;//表示资源的起始值,

resource_size_tend;//表示资源的最后一个字节的地址,如果是中断,end和satrt相同

constchar*name;//可不写

unsignedlongflags;//资源的类型

structresource*parent,*sibling,*child;

};

flags的类型说明

#defineIORESOURCE_MEM0x00000200//内存

#defineIORESOURCE_IRQ0x00000400//中断

内核管理的所有的驱动,都必须包含一个叫struct device_driver成员, //男性描述的硬件,必须包含struct device结构体成员。 //女性

structdevice_driver{

constchar*name;

structbus_type*bus;

structmodule*owner;

constchar*mod_name;/*usedforbuilt-inmodules*/

boolsuppress_bind_attrs;/*disablesbind/unbindviasysfs*/

conststructof_device_id*of_match_table;

conststructacpi_device_id*acpi_match_table;

int(*probe)(structdevice*dev);

int(*remove)(structdevice*dev);

void(*shutdown)(structdevice*dev);

int(*suspend)(structdevice*dev,pm_message_tstate);

int(*resume)(structdevice*dev);

conststructattribute_group**groups;

conststructdev_pm_ops*pm;

structdriver_private*p;

};

其中:

constchar*name;

用于和硬件进行匹配。

内核描述硬件,必须包含struct device结构体成员:

structdevice{

structdevice*parent;

structdevice_private*p;

structkobjectkobj;

constchar*init_name;/*initialnameofthedevice*/

conststructdevice_type*type;

structmutexmutex;/*mutextosynchronizecallsto

*itsdriver.

*/

structbus_type*bus;/*typeofbusdeviceison*/

structdevice_driver*driver;/*whichdriverhasallocatedthis

device*/

void*platform_data;/*Platformspecificdata,device

coredoesn'ttouchit*/

structdev_pm_infopower;

structdev_pm_domain*pm_domain;

#ifdefCONFIG_PINCTRL

structdev_pin_info*pins;

#endif

#ifdefCONFIG_NUMA

intnuma_node;/*NUMAnodethisdeviceiscloseto*/

#endif

u64*dma_mask;/*dmamask(ifdma'abledevice)*/

u64coherent_dma_mask;/*Likedma_mask,butfor

alloc_coherentmappingsas

notallhardwaresupports

64bitaddressesforconsistent

allocationssuchdescriptors.*/

structdevice_dma_parameters*dma_parms;

structlist_headdma_pools;/*dmapools(ifdma'ble)*/

structdma_coherent_mem*dma_mem;/*internalforcoherentmem

override*/

#ifdefCONFIG_DMA_CMA

structcma*cma_area;/*contiguousmemoryareafordma

allocations*/

#endif

/*archspecificadditions*/

structdev_archdataarchdata;

structdevice_node*of_node;/*associateddevicetreenode*/

structacpi_dev_nodeacpi_node;/*associatedACPIdevicenode*/

dev_tdevt;/*dev_t,createsthesysfs"dev"*/

u32id;/*deviceinstance*/

spinlock_tdevres_lock;

structlist_headdevres_head;

structklist_nodeknode_class;

structclass*class;

conststructattribute_group**groups;/*optionalgroups*/

void(*release)(structdevice*dev);

structiommu_group*iommu_group;

booloffline_disabled:1;

booloffline:1;

};

其中:

void(*release)(structdevice*dev);

不能为空。

2. 如何注册

要用注册一个platform驱动的步骤

1)注册驱动platform_device_register

/**

*platform_device_register-addaplatform-leveldevice

*@pdev:platformdevicewe'readding

*/

intplatform_device_register(structplatform_device*pdev)

{

device_initialize(&pdev->dev);

arch_setup_pdev_archdata(pdev);

returnplatform_device_add(pdev);

}

2) 注册设备platform_driver_register

#defineplatform_driver_register(drv)\

__platform_driver_register(drv,THIS_MODULE)

三、举例

1. 开发步骤

platform 总线下驱动的开发步骤是:

设备

需要实现的结构体是:platform_device 。

1)初始化 resource 结构变量

2)初始化 platform_device 结构变量

3)向系统注册设备:platform_device_register。

以上三步,必须在设备驱动加载前完成,即执行platform_driver_register()之前,原因是驱动注册时需要匹配内核中所有已注册的设备名。

platform_driver_register()中添加device到内核最终还是调用的device_add函数。

Platform_device_add和device_add最主要的区别是多了一步insert_resource(p, r),即将platform资源(resource)添加进内核,由内核统一管理。

驱动

驱动注册中,需要实现的结构体是:platform_driver 。

在驱动程序的初始化函数中,调用了platform_driver_register()注册 platform_driver 。

需要注意的是:platform_driver 和 platform_device 中的 name 变量的值必须是相同的【在不考虑设备树情况下,关于设备树,后面会写新的文章详细讲述】 。

这样在 platform_driver_register() 注册时,会将当前注册的 platform_driver 中的 name 变量的值和已注册的所有 platform_device 中的 name 变量的值进行比较,只有找到具有相同名称的 platform_device 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。

实例1

本例比较简单,只用于测试platform_driver 和platform_device是否可以匹配成功。

左边是platform_device结构体注册的代码,右边是platform_driver结构体注册的代码。

platform_driver 定义和注册:

1#include

2#include

3#include

4#include

5

6staticinthello_probe(structplatform_device*pdev)

7{

8printk("matchok\n");

9return0;

10}

11staticinthello_remove(structplatform_device*pdev)

12{

13printk("hello_remove\n");

14return0;

15}

16staticstructplatform_driverhello_driver=

17{

18.probe=hello_probe,

19.driver.name="duang",

20.remove=hello_remove,

21};

22staticinthello_init(void)

23{

24printk("hello_init\n");

25returnplatform_driver_register(&hello_driver);

26}

27staticvoidhello_exit(void)

28{

29printk("hello_exit\n");

30platform_driver_unregister(&hello_driver);

31return;

32}

33MODULE_LICENSE("GPL");

34module_init(hello_init);

35module_exit(hello_exit);

platform_device定义和注册:

1#include

2#include

3#include

4#include

5

6staticvoidhello_release(structdevice*dev)

7{

8return;

9}

10staticstructplatform_devicehello_device=

11{

12.name="duang",

13.id=-1,

14.dev.release=hello_release,

15};

16

17

18staticinthello_init(void)

19{

20printk("hello_init\n");

21returnplatform_device_register(&hello_device);

22

23}

24staticvoidhello_exit(void)

25{

26printk("hello_exit\n");

27platform_device_unregister(&hello_device);

28return;

29}

30MODULE_LICENSE("GPL");

31module_init(hello_init);

32module_exit(hello_exit);

该程序只用于测试platform框架是否可以成功匹配,struct platform_device hello_device 并没有设置任何硬件信息。

Makfile

1ifneq($(KERNELRELEASE),)

2obj-m:=device.odriver.o

3else

4KDIR:=/lib/modules/$(shelluname-r)/build

5PWD:=$(shellpwd)

6all:

7make-C$(KDIR)M=$(PWD)modules

8clean:

9rm-f*.ko*.o*.mod.o*.symvers*.cmd*.mod.c*.order

0endif

该makefile可以同时将两个C文件编译成ko文件。

编译:

编译

编译生成的文件:

在这里插入图片描述

加载模块

清空log信息

sudodmesg-c

匹配成功

实例2

给结构体platform_device 增加硬件信息,并在内核中能够读取出来。本例向结构体hello_device 增加信息如下:

基址寄存器地址0x139d0000,该地址的空间是0x4

中断号199 【注意】 实际的内核中会把外设的中断号根据HW id(通常soc厂商设备soc的时候会给每一个中断源定义好唯一的ID)计算出一个新的中断号,该中断号会被cpu所识别。

device.c

structresourceres[]={

[0]={

.start=0x139d0000,

.end=0x139d0000+0x3,

.flags=IORESOURCE_MEM,

},

[1]={

.start=199,

.end=199,

.flags=IORESOURCE_IRQ,

},

};

staticstructplatform_devicehello_device=

{

.name="duang",

.id=-1,

.dev.release=hello_release,

.num_resources=ARRAY_SIZE(res),

.resource=res,

};

driver.c

staticinthello_probe(structplatform_device*pdev)

{

printk("matchok\n");

printk("mem=%x\n",pdev->resource[0].start);

printk("irq=%d\n",pdev->resource[1].start);

//注册中断、申请内存

return0;

}

重新编译,卸载第一个例子的模块,并清除log:

make

sudormmoddevice

sudormmoddriver

sudodmesg-c

执行

由结果可知,probe函数正确读取到了硬件信息。

四、platform_device是如何管理的?

1. 没有设备树

在没有设备树的时候,以三星Cortex-A8 s5pc100为例,硬件信息放在以下位置

arch\arm\mach-s5pc100\Mach-smdkc100.c

arch\arm\plat-samsung\

注册platform_device

platform_device定义

该数组存放了,内核启动需要初始化的硬件的信息。

2. 如果有设备树

内核会有设备初始化的完整代码,会在内核启动的时候把设备树信息解析初始化,把硬件信息初始化到对应的链表中。在总线匹配成功后,会把硬件的信息传递给probe()函数。

四、总线相关的其他的知识点

1. 内核总线相关结构体变量

内核维护的所有的总线都需要用以下结构体注册一个变量。

structbus_type{

constchar*name;

constchar*dev_name;

structdevice*dev_root;

structdevice_attribute*dev_attrs;/*usedev_groupsinstead*/

conststructattribute_group**bus_groups;

conststructattribute_group**dev_groups;

conststructattribute_group**drv_groups;

int(*match)(structdevice*dev,structdevice_driver*drv);

int(*uevent)(structdevice*dev,structkobj_uevent_env*env);

int(*probe)(structdevice*dev);

int(*remove)(structdevice*dev);

void(*shutdown)(structdevice*dev);

int(*online)(structdevice*dev);

int(*offline)(structdevice*dev);

int(*suspend)(structdevice*dev,pm_message_tstate);

int(*resume)(structdevice*dev);

conststructdev_pm_ops*pm;

structiommu_ops*iommu_ops;

structsubsys_private*p;

structlock_class_keylock_key;

};

platform总线变量的定义struct bus_type platform_bus_type定义如下:

structbus_typeplatform_bus_type={

.name="platform",

.dev_groups=platform_dev_groups,

.match=platform_match,

.uevent=platform_uevent,

.pm=&platform_dev_pm_ops,

};

其中最重要的成员是**.match**。

当有设备的硬件信息注册到platform_bus_type 总线的时候,会遍历所有platform总线维护的驱动, 通过名字来匹配,如果相同,就说明硬件信息和驱动匹配,就会调用驱动的platform_driver ->probe函数,初始化驱动的所有资源,让该驱动生效。

当有设备的驱动注册到platform_bus_type 总线的时候,会遍历所有platform总线维护的硬件信息, 通过名字来匹配,如果相同,就说明硬件信息和驱动匹配,就会调用驱动的platform_driver ->probe函数,初始化驱动的所有资源,让该驱动生效。

注册位置

drivers\base\Platform.c

platform_bus_type的注册

五、注册代码流程详解

捋架构的好处,就是可以帮助我们定位问题

1. match函数何时被调用到?

2. probe函数何时被调用到

以下是上述两个问题代码的调用流程:


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