Linux Platform 总线、设备与驱动原理详解

📄 Linux Platform 总线、设备与驱动原理详解

🔷 什么是 Platform 总线？

Platform 总线（platform_bus） 是 Linux 内核提供的一种虚拟总线，用于管理和组织与特定硬件平台相关的设备和驱动。

它充当了 平台设备（platform_device） 和 平台驱动（platform_driver） 之间的桥梁，负责将两者进行匹配和绑定。

🌟 核心原则：

先分离后搭档。
硬件资源写在 device.c，驱动逻辑写在 driver.c，两者通过相同的名字匹配。

💡 platform 的应用场景：

没有明确标准总线的片上资源（SoC 内部），比如 GPIO、时钟控制器、LED、按键等。

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🔷 为什么要用 Platform 总线？

✅ 设备和驱动分离，逻辑更清晰
✅ 提高驱动代码的复用性
✅ 减少重复代码
✅ 提高代码的可移植性

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🔷 Platform 总线的三个角色

部分	结构体	作用	包含内容
🛠 硬件资源	struct platform_device	告诉内核：我有一个 XXX 设备在这里	名字、物理地址、IRQ、设备树节点
⚙️ 驱动逻辑	struct platform_driver	告诉内核：我能控制名字叫 XXX 的设备	驱动逻辑、probe/remove 等回调
🚌 虚拟总线	platform_bus	匹配 device 和 driver	管理两者的绑定关系

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📄 硬件资源注册（device.c）

🔷 注册 platform 设备

通过 platform_device_register() 向内核注册一个平台设备。

🔷 platform_device 结构体

定义在：include/linux/platform_device.h
用于描述平台设备的硬件资源。

struct platform_device {
    const char *name;                // 设备名字
    int id;                          // 设备ID
    struct resource *resource;      // 硬件资源数组
    unsigned int num_resources;     // 资源个数
    ...
};

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🔷 资源描述（struct resource）

定义在：include/linux/ioport.h
用于描述硬件资源：内存、I/O、IRQ 等。

struct resource {
    resource_size_t start;          // 资源起始地址
    resource_size_t end;            // 资源结束地址
    const char *name;               // 资源名字
    unsigned long flags;            // 资源类型标志
};

常见 flags：

类型	宏
内存资源	IORESOURCE_MEM
I/O 资源	IORESOURCE_IO
中断资源	IORESOURCE_IRQ

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📄 驱动逻辑注册（driver.c）

🔷 注册 platform 驱动

通过 platform_driver_register() 注册平台驱动。

🔷 platform_driver 结构体

定义在：include/linux/platform_device.h

struct platform_driver {
    int (*probe)(struct platform_device *pdev);     // 匹配成功后调用
    int (*remove)(struct platform_device *pdev);    // 驱动卸载时调用
    struct device_driver driver;                    // 名字、of_match_table
};

匹配条件：

• 如果有设备树：根据 compatible 匹配。
• 没有设备树：platform_device.name == platform_driver.driver.name

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🔷 驱动卸载

通过：

platform_device_unregister();
platform_driver_unregister();

从内核注销设备或驱动。

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🔷 probe 函数的编写

当设备和驱动匹配成功后，内核会调用驱动的 probe() 函数。

典型流程：

✅ 打印匹配成功
✅ 获取硬件资源
✅ ioremap 资源地址
✅ 初始化硬件寄存器
✅ 注册字符设备
✅ 创建设备节点 /dev/xxx

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🔷 获取硬件资源的两种方式

方法 1️⃣：直接访问资源数组

pdev->resource[i]

不推荐，写死了顺序。

方法 2️⃣：推荐使用 platform_get_resource()

struct resource *platform_get_resource(
    struct platform_device *pdev,
    unsigned int type,
    unsigned int num);

返回值：找到的资源指针，失败返回 NULL。

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📄 平台驱动 + 字符设备示意

步骤	关键 API
驱动注册	platform_driver_register()
设备注册	platform_device_register()
获取资源	platform_get_resource()
地址映射	ioremap()
操作寄存器	readl()/writel()
注册 cdev	cdev_add()
创建设备节点	device_create()

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🔷 probe() 关键步骤总结

1️⃣ 匹配成功打印
2️⃣ 获取资源：platform_get_resource()
3️⃣ ioremap：将物理地址映射为内核虚拟地址
4️⃣ 初始化硬件（GPIO、寄存器、默认状态）
5️⃣ 注册字符设备、创建设备节点

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📄 Platform 总线驱动框架总结

步骤	描述
📝 1	编写 platform_device 描述硬件资源
📝 2	编写 platform_driver 实现驱动逻辑
📝 3	注册 device 和 driver
📝 4	内核扫描匹配
📝 5	调用 probe() 初始化设备

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📖 匹配优先级

✅ 设备树（compatible） > 设备/驱动名字匹配

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📋 总结

✅ 平台设备负责告诉内核硬件资源在这里。
✅ 平台驱动负责告诉内核我能控制这些硬件。
✅ 两者通过名字（或设备树）匹配成功后，调用驱动的 probe() 初始化设备。
✅ 所有资源的管理都通过 Platform 总线完成，逻辑清晰、便于维护。

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