Linux Platform Device and Driver

作者 ： YiLi Xie    yili.xie@gmail.com

日期 ： 2010－1－13

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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 à 注册 platform_device à 定义 platform_driver à 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：

 

/* arch/arm/mach-s3c2410/devs.c */ /* I2C */ static struct resource s3c_i2c_resource[ ] = {          [ 0] = {                    . start = S3C24XX_PA_IIC,                    . end = S3C24XX_PA_IIC + S3C24XX_SZ_IIC - 1,                    . flags = IORESOURCE_MEM,          } ,          [ 1] = {                    . start = IRQ_IIC, //S3C2410_IRQ(27)                    . end = IRQ_IIC,                    . flags = IORESOURCE_IRQ,          } } ;

 

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：

 

 

 

struct platform_device s3c_device_i2c = {          . name = "s3c2410-i2c" ,          . id = - 1,          . num_resources = ARRAY_SIZE( s3c_i2c_resource) ,          . resource = s3c_i2c_resource, } ;

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：

/* arch/arm/mach-3sc2410/cpu.c */ static int __init s3c_arch_init( void ) {     int ret;     …… /* 这里board指针指向在mach-smdk2410.c里的定义的smdk2410_board，里面包含了预先定义的I2C Platform_device等. */     if ( board ! = NULL ) {         struct platform_device * * ptr = board- > devices;         int i;         for ( i = 0; i < board- > devices_count; i+ + , ptr+ + ) {             ret = platform_device_register( * ptr) ;      //在这里进行注册             if ( ret) {                 printk( KERN_ERR "s3c24xx: failed to add board device %s (%d) @%p/n" , ( * ptr) - > name, ret, * ptr) ;             }         }          /* mask any error, we may not need all these board          * devices */         ret = 0;     }     return ret; }

 

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

/* device driver for platform bus bits */ static struct platform_driver s3c2410_i2c_driver = {          . probe = s3c24xx_i2c_probe,          . remove = s3c24xx_i2c_remove,          . resume = s3c24xx_i2c_resume,          . driver = {                    . owner = THIS_MODULE,                    . name = "s3c2410-i2c" ,          } , } ;

 

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：

 

 

/* drivers/i2c/busses/i2c-s3c2410.c */ static int s3c24xx_i2c_probe( struct platform_device * pdev) {     struct s3c24xx_i2c * i2c = & s3c24xx_i2c;     struct resource * res;     int ret;       /* find the clock and enable it */       i2c- > dev = & pdev- > dev;     i2c- > clk = clk_get( & pdev- > dev, "i2c" ) ;     if ( IS_ERR( i2c- > clk) ) {      dev_err( & pdev- > dev, "cannot get clock/n" ) ;      ret = - ENOENT;      goto out;     }     dev_dbg( & pdev- > dev, "clock source %p/n" , i2c- > clk) ;     clk_enable( i2c- > clk) ;     /* map the registers */     res = platform_get_resource( pdev, IORESOURCE_MEM, 0) ; /* 获取设备的IO资源地址 */     if ( res = = NULL ) {      dev_err( & pdev- > dev, "cannot find IO resource/n" ) ;      ret = - ENOENT;      goto out;     }          i2c- > ioarea = request_mem_region( res- > start, ( res- > end- res- > start) + 1, pdev- > name) ; /* 申请这块IO Region */          if ( i2c- > ioarea = = NULL ) {      dev_err( & pdev- > dev, "cannot request IO/n" ) ;      ret = - ENXIO;      goto out;     }          i2c- > regs = ioremap( res- > start, ( res- > end- res- > start) + 1) ; /* 映射至内核虚拟空间 */          if ( i2c- > regs = = NULL ) {      dev_err( & pdev- > dev, "cannot map IO/n" ) ;      ret = - ENXIO;      goto out;     }          dev_dbg( & pdev- > dev, "registers %p (%p, %p)/n" , i2c- > regs, i2c- > ioarea, res) ;          /* setup info block for the i2c core */     i2c- > adap. algo_data = i2c;     i2c- > adap. dev. parent = & pdev- > dev;          /* initialise the i2c controller */     ret = s3c24xx_i2c_init( i2c) ;     if ( ret ! = 0)      goto out;     /* find the IRQ for this unit (note, this relies on the init call to ensure no current IRQs pending */          res = platform_get_resource( pdev, IORESOURCE_IRQ, 0) ; /* 获取设备IRQ中断号 */     if ( res = = NULL ) {      dev_err( & pdev- > dev, "cannot find IRQ/n" ) ;      ret = - ENOENT;      goto out;     }          ret = request_irq( res- > start, s3c24xx_i2c_irq, IRQF_DISABLED, /* 申请IRQ */      pdev- > name, i2c) ;          ……     return ret;      }

 

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。