platform总线五级匹配解析

文章详细解析了Linux内核中Platform总线设备与驱动的五级匹配过程,包括driver_override属性、compatible属性匹配、ACPI设备匹配、id_table匹配以及直接name比较。主要关注设备和驱动如何通过这些机制找到彼此进行绑定。

代码来源:开源linux内核linux-6.2.9
platform总线设备与驱动的匹配
在这里插入图片描述
对于device和driver无论哪个创建都会尝试主动寻找对方进行绑定,而platform bus总线的匹配原则如上面的代码所示,共有五级匹配,这里进行详细解析下:

一 :driver_override

这个属性平常工作中基本上碰不到,因为大体拥有这种属性的devicec大体不是由设备树上配置自动生成的,而是由手动分配platform_device内存而产生的,这样就不会存在compatible属性节点。大体的用法如下:
platform_device *pdev;
pdev = platform_device_alloc()
driver_set_override(&pdev->dev, &pdev->driver_override, xxx, len)
platform_device_add(pdev)
1、分配platform_device内存,传参的时候会把name传进去。name可以为“”,但是为了确保加载成功最好设置成与driver名一样的,这样就算第一级匹配由于失误字符写错了,在第五级匹配的时候依然能成功加载
2、设置driver_override属性值
3、将pdev->dev添加到platform总线上去,并尝试绑定

二 :compatible属性匹配

of_driver_match_device(dev, drv)-> of_match_device(drv->of_match_table,dev)->of_match_node(of_match_table,dev->of_node)->_of_match_node(matches, node)->_of_device_is_compatible(node, matches->compatible)
在这里插入图片描述
这里代码就是核心实现部分了:读取device的compatible属性值并与driver的of_match_table数组的compatible字段一一进行字符串比较,只要比较成功那么分数就不会为0,就算匹配成功,至于最优匹配这个就看谁的得分高了。这种匹配方式与设备树打交道是最常遇到的方式,示例:
在这里插入图片描述
这里使用的是device_driver结构体成员of_match_table

三: acpi设备匹配

这个是专门针对acpi设备的,一般的platform总线设备是无法匹配成功的在这里。由于acpi的驱动基本没怎么接触过,这里只是根据代码大体尝试解析下匹配原则
在这里插入图片描述

  1. 当acpi_match_table不存在时,则会根据acpi_device私有数据of_compatible结构体数组的字符串成员与of_match_table数组的compatible字段进行比较,忽略大小定的情况下完全相等则匹配上。
  2. 当acpi_match_table存在时,则遍历acpi_device数据成员pnp下ids链表,与acpi_match_table的数据成员id进行字符串比较,完全相等则匹配。大体是这样,还有其它匹配规则这里就不关注了

4 : platform_driver成员id_table匹配

其匹配规则看起来比较简单
在这里插入图片描述
只要name属性完全相等则匹配成功。在这里需要特点注意一点,pdev->name这个属性的赋值大体可以分成两种情况:
1、由dts自己生成,那个这个pdev->name值一般情况是空""而不是compatible属性值(如下面所示),所以要是解析DTS自动生成的device一般情况下不会匹配成功.
在这里插入图片描述

2、通过platform_device_alloc手动分配platform_device时其中一个参数为pdev->name的值,由于是自己手动调用的所以只要填对字符串就能匹配。
下面举例一个完整的驱动和设备:
驱动:
在这里插入图片描述
device:
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
这里的name是在源码里面配置的,手动调用函数添加平台设备。所以要想使用这种匹配方法,最好参考这种使用方式。

5 : 直接name比较

这种最简单,一目了然:
在这里插入图片描述
这里需要注意的pdev->name的情况与第四种匹配基本一样。
到这里5级匹配就结束了,理解有限如有错误敬请指出。

<think>嗯,用户正在准备嵌入式Linux驱动开发的面试,特别关注PlatformDevice/Driver相关的知识点。从用户引用的资料来看,ta已经掌握了设备树(DTS)、字符设备驱动框架等基础概念,现在需要针对性更强的平台设备驱动专题复习。用户提供的参考资料很有价值,引用[1]提到驱动开发流程,引用[2]强调了设备树的作用,引用[3][4]则涉及底层寄存器和驱动函数操作。这说明用户需要理论结合实践的面试题,尤其是平台设备驱动特有的实现机制。考虑到平台设备驱动的核心是设备树匹配和资源管理,应该重点覆盖以下维度:首先是设备树与platformdriver的绑定原理,这是面试常考点;其次是platform_get_resource等关键API的使用场景;最后是platformdevice和driver结构体成员的意义。用户可能还容易混淆platformdriver和标准字符设备驱动的区别,这个对比点很实用。在组织回复时,特意将问题分为基础概念、设备树应用、驱动实现和进阶思考四个板块,这样用户可以从浅入深复习。第14题关于probe函数作用的题目特别重要,因为90%的平台驱动面试都会涉及。还加入了实际外设的案例题,比如第8题的GPIO控制,这样用户能检验知识应用能力。安全方面完全遵守技术讨论规范,所有示例代码都是Linux内核标准实现。回复末尾的复习建议特别提醒用户关注probe/remove流程和设备树语法,这两个是实际开发中最容易出错的地方。补充说明里提到probe时机问题也是资深工程师常踩的坑。</think> 以下是关于**Platform Device/Driver**的嵌入式Linux驱动开发面试题汇总,结合设备树(DTS)、驱动框架和实际应用场景,帮助你系统复习: --- ### **一、基础概念题** 1. **Platform Device/Driver 是什么?** - Platform Device 描述**与CPU直连的片上外设**(如GPIO控制器、I²C控制器等),无需总线枚举,其资源由内核直接管理。 - Platform Driver 通过 `platform_driver` 结构体注册,实现与 Platform Device 的匹配和操作函数[^2][^4]。 2. **Platform Driver 和标准字符设备驱动的区别?** - **Platform Driver** 需通过 `platform_driver_register()` 注册,绑定设备树或ACPI描述的硬件资源(如寄存器地址、中断号)。 - **字符设备驱动** 通过 `cdev_init()` 注册,需自行实现 `file_operations` 接口(`open/read/write`等)[^4]。 3. **简述 Platform Driver 的注册流程** ```c static struct platform_driver my_driver = { .probe = my_probe, // 设备匹配时调用 .remove = my_remove, // 设备移除时调用 .driver = { .name = "my_device", // 匹配名称或设备树compatible值 .of_match_table = my_of_match, }, }; module_platform_driver(my_driver); // 自动注册 + 注销 ``` --- ### **二、设备树(DTS)相关题** 4. **设备树如何描述 Platform Device?** 在 `.dts` 文件中定义节点: ```dts my_device: my_device@0x10000000 { compatible = "vendor,my-device"; // 驱动匹配关键字 reg = <0x10000000 0x1000>; // 寄存器基地址+长度 interrupt-parent = <&gic>; interrupts = <0 10 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>; // 中断号 }; ``` 驱动通过 `of_match_table` 匹配 `compatible` 值[^2]。 5. **驱动如何解析设备树资源?** ```c // 获取寄存器地址 res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0); base = devm_ioremap_resource(&pdev->dev, res); // 获取中断号 irq = platform_get_irq(pdev, 0); request_irq(irq, my_handler, IRQF_SHARED, "my_irq", NULL); ``` --- ### **三、驱动实现题** 6. **`probe()` 函数的作用?需要实现哪些操作?** - 初始化硬件(映射寄存器、申请中断) - 注册字符设备(`alloc_chrdev_region()`, `cdev_init()`) - 暴露设备节点(`device_create()`生成 `/dev/my_device`) - 关联 `file_operations` 函数[^4]: ```c static const struct file_operations fops = { .owner = THIS_MODULE, .read = my_read, .write = my_write, .open = my_open, .release = my_release, }; ``` 7. **为什么常用 `devm_` 系列函数(如 `devm_ioremap_resource()`)?** **自动释放资源**:当驱动卸载或 `probe()` 失败时,内核自动释放内存/中断,避免资源泄漏[^3]。 --- ### **四、综合应用题** 8. **为GPIO控制器编写Platform Driver框架** ```c // 设备树匹配表 static const struct of_device_id gpio_dt_ids[] = { { .compatible = "vendor,gpio-ctrl" }, {} }; // 驱动结构体 static struct platform_driver gpio_driver = { .driver.name = "vendor_gpio", .driver.of_match_table = gpio_dt_ids, .probe = gpio_probe, .remove = gpio_remove, }; module_platform_driver(gpio_driver); ``` 9. **用户层如何访问Platform Driver?** 通过 `sysfs` 节点或 `/dev` 下设备文件: ```bash echo 1 > /sys/class/gpio/gpio17/value # 控制GPIO电平 cat /dev/my_sensor # 读取传感器数据 ``` --- ### **五、进阶思考题** 10. **Platform Device 如何支持热插拔?** 需配合热插拔框架(如 `MODULE_DEVICE_TABLE()`)动态响应设备添加/移除,重新调用 `probe()`/`remove()`[^4]。 11. **设备树 vs 传统板级文件(Board File)的优劣?** **设备树优势**:硬件变动无需重编译内核,只需修改 `.dts`;支持硬件动态配置[^2]。 **板级文件劣势**:代码耦合度高,修改需重新编译内核。 --- ### **复习建议** - **调试工具**:掌握 `dmesg` 查看驱动日志,`devmem` 直接读写寄存器。 - **内核文档**:阅读 `Documentation/devicetree/bindings/` 中的设备树绑定规范。 - **实战**:尝试为虚拟设备(如LED控制器)编写完整 Platform Driver。 > 引用注意事项:设备树分离硬件与驱动[^2],`devm_`函数简化资源管理[^3],`probe/remove`实现驱动生命周期[^4]。 --- ### 相关问题 1. **Platform Device 和 Device Tree 的关系是什么?** 2. **如何调试 Platform Driver 的 probe 失败问题?** 3. **Platform Driver 如何处理多个相同外设?** 4. **设备树中的 `reg` 属性如何映射到驱动中的物理地址?**
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