Linux Platform Device and Driver
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 ) 。
Platform 机制的本身使用并不复杂,由两部分组成: platform_device 和 platfrom_driver 。
通过 Platform 机制开发发底层驱动的大致流程为 : 定义 platform_device --->注册 platform_device---> 定义 platform_driver --->注册platform_driver 。
首先要确认的就是设备的资源信息,例如设备的地址,中断号等。
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 kernel/include/linux/platform_device.h 中,
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,
struct resource {
const char *name;
unsigned long start, end;
unsigned long flags;
struct resource *parent, *sibling, *child;
};
下面举 s3c2410 平台的 i2c 驱动作为例子来说明:
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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:
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定义好了 platform_device 结构体后就可以调用函数 platform_add_devices 向系统中添加该设备了,之后可以调用 platform_driver_register() 进行设备注册。要注意的是,这里的 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,即执行 platform_driver_register 之前 , 原因是因为驱动注册时需要匹配内核中所以已注册的设备名。
s3c2410-i2c 的 platform_device 是在系统启动时,在 cpu.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。 ( 详细参考 include/linux/init.h)
s3c_arch_init 函数如下:
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同时被注册还有很多其他平台的 platform_device ,详细查看 arch/arm/mach-s3c2410/mach-smdk2410.c 里的 smdk2410_devices 结构体。
驱动程序需要实现结构体 struct platform_driver ,参考 drivers/i2c/busses
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在驱动初始化函数中调用函数 platform_driver_register() 注册 platform_driver ,需要注意的是 s3c_device_i2c 结构中 name 元素和s3c2410_i2c_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所有 platform_device 中的 name和当前注册的 platform_driver 的 driver.name 进行比较,只有找到相同的名称的 platfomr_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,这里就是 s3c24xx_i2c_probe, 当进入 probe 函数后,需要获取设备的资源信息,常用获取资源的函数主要是:
struct resource * platform_get_resource(struct platform_device *dev, unsigned int type, unsigned int num);
根据参数 type 所指定类型,例如 IORESOURCE_MEM ,来获取指定的资源。
struct int platform_get_irq(struct platform_device *dev, unsigned int num);
获取资源中的中断号。
下面举 s3c24xx_i2c_probe 函数分析 , 看看这些接口是怎么用的。
前面已经讲了, s3c2410_i2c_driver 注册成功后会调用 s3c24xx_i2c_probe 执行,下面看代码:
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小思考:
那什么情况可以使用 platform driver 机制编写驱动呢?
我的理解是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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