platform device 与 platform driver

platform device 与 platform driver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

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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。

      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;
};

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;
};

比如:

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:

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。

     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;
};

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”,
        },
};

      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。

      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, unsignedint 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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