一文教你Linux驅(qū)動(dòng)-platform總線詳解
platform總線是學(xué)習(xí)linux驅(qū)動(dòng)必須要掌握的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)。
本文參考已發(fā)布:Linux 3.14內(nèi)核
一、概念
嵌入式系統(tǒng)中有很多的物理總線:I2c、SPI、USB、uart、PCIE、APB、AHB
linux從2.6起就加入了一套新的驅(qū)動(dòng)管理和注冊(cè)的機(jī)制platform平臺(tái)總線,是一條虛擬的總線,并不是一個(gè)物理的總線。
相比 PCI、USB,它主要用于描述SOC上的片上資源。platform 所描述的資源有一個(gè)共同點(diǎn):在CPU 的總線上直接取址。
平臺(tái)設(shè)備會(huì)分到一個(gè)名稱(用在驅(qū)動(dòng)綁定中)以及一系列諸如地址和中斷請(qǐng)求號(hào)(IRQ)之類的資源。
設(shè)備用platform_device表示,驅(qū)動(dòng)用platform_driver進(jìn)行注冊(cè)。
與傳統(tǒng)的bus/device/driver機(jī)制相比,platform由內(nèi)核進(jìn)行統(tǒng)一管理,在驅(qū)動(dòng)中使用資源,提高了代碼的安全性和可移植性。
二、platform1. platform總線兩個(gè)最重要的結(jié)構(gòu)體
platform維護(hù)的所有的驅(qū)動(dòng)都必須要用該結(jié)構(gòu)體定義:
platform_driverstruct 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;
};
該結(jié)構(gòu)體,用于注冊(cè)驅(qū)動(dòng)到platform總線,
成員含義probe當(dāng)驅(qū)動(dòng)和硬件信息匹配成功之后,就會(huì)調(diào)用probe函數(shù),驅(qū)動(dòng)所有的資源的注冊(cè)和初始化全部放在probe函數(shù)中remove硬件信息被移除了,或者驅(qū)動(dòng)被卸載了,全部要釋放,釋放資源的操作就放在該函數(shù)中struct device_driver driver內(nèi)核維護(hù)的所有的驅(qū)動(dòng)必須包含該成員,通常driver->name用于和設(shè)備進(jìn)行匹配const struct platform_device_id *id_table往往一個(gè)驅(qū)動(dòng)可能能同時(shí)支持多個(gè)硬件,這些硬件的名字都放在該結(jié)構(gòu)體數(shù)組中
我們編寫驅(qū)動(dòng)的時(shí)候往往需要填充以上幾個(gè)成員
platform_device
platform總線用于描述設(shè)備硬件信息的結(jié)構(gòu)體,包括該硬件的所有資源(io,memory、中斷、DMA等等)。
struct platform_device {
const char *name;
int id;
bool id_auto;
struct device dev;
u32 num_resources;
struct resource *resource;
const struct platform_device_id *id_entry;
MFD cell pointer
struct mfd_cell *mfd_cell;
arch specific additions
struct pdev_archdata archdata;
};
成員含義const char *name設(shè)備的名字,用于和驅(qū)動(dòng)進(jìn)行匹配的struct device dev內(nèi)核中維護(hù)的所有的設(shè)備必須包含該成員,u32 num_resources資源個(gè)數(shù)struct resource *resource描述資源
struct device dev->release()必須實(shí)現(xiàn),
其中描述硬件信息的成員struct resource
0x139d0000
struct resource {
resource_size_t start; //表示資源的起始值,
resource_size_t end; //表示資源的最后一個(gè)字節(jié)的地址, 如果是中斷,end和satrt相同
const char *name; // 可不寫
unsigned long flags; //資源的類型
struct resource *parent, *sibling, *child;
};
flags的類型說明
#define IORESOURCE_MEM 0x00000200 //內(nèi)存
#define IORESOURCE_IRQ 0x00000400 //中斷
內(nèi)核管理的所有的驅(qū)動(dòng),都必須包含一個(gè)叫struct device_driver成員, //男性描述的硬件,必須包含struct device結(jié)構(gòu)體成員。 //女性
struct device_driver {
const char *name;
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;
const struct acpi_device_id *acpi_match_table;
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;
};
其中:
const char *name;
用于和硬件進(jìn)行匹配。
內(nèi)核描述硬件,必須包含struct device結(jié)構(gòu)體成員:
struct device {
struct device *parent;
struct device_private *p;
struct kobject kobj;
const char *init_name; initial name of the device
const struct device_type *type;
struct mutex mutex; mutex to synchronize calls to
* its driver.
struct bus_type *bus; type of bus device is on
struct device_driver *driver; which driver has allocated this
device
void *platform_data; Platform specific data, device
core doesn't touch it
struct dev_pm_info power;
struct dev_pm_domain *pm_domain;
#ifdef CONFIG_PINCTRL
struct dev_pin_info *pins;
#endif
#ifdef CONFIG_NUMA
int numa_node; NUMA node this device is close to
#endif
u64 *dma_mask; dma mask (if dma'able device)
u64 coherent_dma_mask; Like dma_mask, but for
alloc_coherent mappings as
not all hardware supports
64 bit addresses for consistent
allocations such descriptors.
struct device_dma_parameters *dma_parms;
struct list_head dma_pools; dma pools (if dma'ble)
struct dma_coherent_mem *dma_mem; internal for coherent mem
override
#ifdef CONFIG_DMA_CMA
struct cma *cma_area; contiguous memory area for dma
allocations
#endif
arch specific additions
struct dev_archdata archdata;
struct device_node *of_node; associated device tree node
struct acpi_dev_node acpi_node; associated ACPI device node
dev_t devt; dev_t, creates the sysfs "dev"
u32 id; device instance
spinlock_t devres_lock;
struct list_head devres_head;
struct klist_node knode_class;
struct class *class;
const struct attribute_group **groups; optional groups
void (*release)(struct device *dev);
struct iommu_group *iommu_group;
bool offline_disabled:1;
bool offline:1;
};
其中:
void (*release)(struct device *dev);
不能為空。
2. 如何注冊(cè)
要用注冊(cè)一個(gè)platform驅(qū)動(dòng)的步驟
1)注冊(cè)驅(qū)動(dòng)platform_device_register
*
* platform_device_register - add a platform-level device
* @pdev: platform device we're adding
int platform_device_register(struct platform_device *pdev)
{
device_initialize(&pdev->dev);
arch_setup_pdev_archdata(pdev);
return platform_device_add(pdev);
}
2) 注冊(cè)設(shè)備platform_driver_register
#define platform_driver_register(drv)
__platform_driver_register(drv, THIS_MODULE)
三、舉例
1. 開發(fā)步驟
platform 總線下驅(qū)動(dòng)的開發(fā)步驟是:
設(shè)備
需要實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)體是:platform_device 。
1)初始化 resource 結(jié)構(gòu)變量
2)初始化 platform_device 結(jié)構(gòu)變量
3)向系統(tǒng)注冊(cè)設(shè)備:platform_device_register。
以上三步,必須在設(shè)備驅(qū)動(dòng)加載前完成,即執(zhí)行platform_driver_register()之前,原因是驅(qū)動(dòng)注冊(cè)時(shí)需要匹配內(nèi)核中所有已注冊(cè)的設(shè)備名。
platform_driver_register()中添加device到內(nèi)核最終還是調(diào)用的device_add函數(shù)。
Platform_device_add和device_add最主要的區(qū)別是多了一步insert_resource(p, r),即將platform資源(resource)添加進(jìn)內(nèi)核,由內(nèi)核統(tǒng)一管理。
驅(qū)動(dòng)
驅(qū)動(dòng)注冊(cè)中,需要實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)體是:platform_driver 。
在驅(qū)動(dòng)程序的初始化函數(shù)中,調(diào)用了platform_driver_register()注冊(cè) platform_driver 。
需要注意的是:platform_driver 和 platform_device 中的 name 變量的值必須是相同的【在不考慮設(shè)備樹情況下,關(guān)于設(shè)備樹,后面會(huì)寫新的文章詳細(xì)講述】 。
這樣在 platform_driver_register() 注冊(cè)時(shí),會(huì)將當(dāng)前注冊(cè)的 platform_driver 中的 name 變量的值和已注冊(cè)的所有 platform_device 中的 name 變量的值進(jìn)行比較,只有找到具有相同名稱的 platform_device 才能注冊(cè)成功。
當(dāng)注冊(cè)成功時(shí),會(huì)調(diào)用 platform_driver 結(jié)構(gòu)元素 probe 函數(shù)指針。
實(shí)例1
本例比較簡(jiǎn)單,只用于測(cè)試platform_driver 和platform_device是否可以匹配成功。
左邊是platform_device結(jié)構(gòu)體注冊(cè)的代碼,右邊是platform_driver結(jié)構(gòu)體注冊(cè)的代碼。
platform_driver 定義和注冊(cè):
1 #include
platform_device定義和注冊(cè):
1 #include
該程序只用于測(cè)試platform框架是否可以成功匹配,struct platform_device hello_device 并沒有設(shè)置任何硬件信息。
Makfile
1 ifneq ($(KERNELRELEASE),)
2 obj-m:=device.o driver.o
3 else
4 KDIR :=/lib/modules/$(shell uname -r)/build
5 PWD :=$(shell pwd)
6 all:
7 make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules
8 clean:
9 rm -f *.ko *.o *.mod.o *.symvers *.cmd *.mod.c *.order
10 endif
該makefile可以同時(shí)將兩個(gè)C文件編譯成ko文件。
編譯:
編譯
編譯生成的文件:
在這里插入圖片描述
加載模塊
清空log信息
sudo dmesg -c
匹配成功實(shí)例2
給結(jié)構(gòu)體platform_device 增加硬件信息,并在內(nèi)核中能夠讀取出來。本例向結(jié)構(gòu)體hello_device 增加信息如下:
基址寄存器地址0x139d0000,該地址的空間是0x4中斷號(hào)199【注意】實(shí)際的內(nèi)核中會(huì)把外設(shè)的中斷號(hào)根據(jù)HW id(通常soc廠商設(shè)備soc的時(shí)候會(huì)給每一個(gè)中斷源定義好唯一的ID)計(jì)算出一個(gè)新的中斷號(hào),該中斷號(hào)會(huì)被cpu所識(shí)別。
device.c
struct resource res[]={
[0] ={
.start = 0x139d0000,
.end = 0x139d0000 + 0x3,
.flags = IORESOURCE_MEM,
},
[1] ={
.start = 199,
.end = 199,
.flags = IORESOURCE_IRQ,
},
};
static struct platform_device hello_device =
{
.name = "duang",
.id = -1,
.dev.release = hello_release,
.num_resources = ARRAY_SIZE(res),
.resource = res,
};
driver.c
static int hello_probe(struct platform_device *pdev)
{
printk("match ok ");
printk("mem = %x ",pdev->resource[0].start);
printk("irq = %d ",pdev->resource[1].start);
//注冊(cè)中斷、申請(qǐng)內(nèi)存
return 0;
}
重新編譯,卸載第一個(gè)例子的模塊,并清除log:
make
sudo rmmod device
sudo rmmod driver
sudo dmesg -c
執(zhí)行
由結(jié)果可知,probe函數(shù)正確讀取到了硬件信息。
四、platform_device是如何管理的?1. 沒有設(shè)備樹
在沒有設(shè)備樹的時(shí)候,以三星Cortex-A8 s5pc100為例,硬件信息放在以下位置
archrmmach-s5pc100Mach-smdkc100.c
archrmplat-samsung
注冊(cè)platform_device
platform_device定義
該數(shù)組存放了,內(nèi)核啟動(dòng)需要初始化的硬件的信息。
2. 如果有設(shè)備樹
內(nèi)核會(huì)有設(shè)備初始化的完整代碼,會(huì)在內(nèi)核啟動(dòng)的時(shí)候把設(shè)備樹信息解析初始化,把硬件信息初始化到對(duì)應(yīng)的鏈表中。在總線匹配成功后,會(huì)把硬件的信息傳遞給probe()函數(shù)。
四、總線相關(guān)的其他的知識(shí)點(diǎn)
1. 內(nèi)核總線相關(guān)結(jié)構(gòu)體變量
內(nèi)核維護(hù)的所有的總線都需要用以下結(jié)構(gòu)體注冊(cè)一個(gè)變量。
struct bus_type {
const char *name;
const char *dev_name;
struct device *dev_root;
struct device_attribute *dev_attrs; use dev_groups instead
const struct attribute_group **bus_groups;
const struct attribute_group **dev_groups;
const struct attribute_group **drv_groups;
int (*match)(struct device *dev, struct device_driver *drv);
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 (*online)(struct device *dev);
int (*offline)(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;
struct lock_class_key lock_key;
};
platform總線變量的定義struct bus_type platform_bus_type定義如下:
struct bus_type platform_bus_type = {
.name = "platform",
.dev_groups = platform_dev_groups,
.match = platform_match,
.uevent = platform_uevent,
.pm = &platform_dev_pm_ops,
};
其中最重要的成員是**.match**。
當(dāng)有設(shè)備的硬件信息注冊(cè)到platform_bus_type 總線的時(shí)候,會(huì)遍歷所有platform總線維護(hù)的驅(qū)動(dòng),通過名字來匹配,如果相同,就說明硬件信息和驅(qū)動(dòng)匹配,就會(huì)調(diào)用驅(qū)動(dòng)的platform_driver ->probe函數(shù),初始化驅(qū)動(dòng)的所有資源,讓該驅(qū)動(dòng)生效。
當(dāng)有設(shè)備的驅(qū)動(dòng)注冊(cè)到platform_bus_type 總線的時(shí)候,會(huì)遍歷所有platform總線維護(hù)的硬件信息,通過名字來匹配,如果相同,就說明硬件信息和驅(qū)動(dòng)匹配,就會(huì)調(diào)用驅(qū)動(dòng)的platform_driver ->probe函數(shù),初始化驅(qū)動(dòng)的所有資源,讓該驅(qū)動(dòng)生效。
注冊(cè)位置
driversasePlatform.c
platform_bus_type的注冊(cè)五、注冊(cè)代碼流程詳解
捋架構(gòu)的好處,就是可以幫助我們定位問題
1. match函數(shù)何時(shí)被調(diào)用到?2. probe函數(shù)何時(shí)被調(diào)用到
以下是上述兩個(gè)問題代碼的調(diào)用流程:
代碼調(diào)用流程
后面我們會(huì)再詳細(xì)介紹設(shè)備樹。
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