Linux驱动之platform初识

本文深入探讨了Linux从2.6版本开始引入的platform_device和platform_driver机制,阐述了其优势、开发流程以及如何实现独立资源管理和提高驱动程序的安全性。

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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机制开发底层设备驱动的大致流程如图所示。



图 platform机制开发驱动流程

platform_device结构体用来描述设备的名称、资源信息等。该结构被定义在include/linux/platform_device.h中,定义原型如下:

  struct platform_device {

  const char * name;    //定义平台设备的名称

  int id;

  struct device dev;

  u32 num_resources;

  struct resource * resource; //定义平台设备的资源。

};

下面来看一下platform_device结构体中最重要的一个成员struct resource * resource。struct resource被定义在include/linux/ioport.h中,定义原型如下:

  struct resource {

  resource_size_t start;  //定义资源的起始地址

  resource_size_t end;  //定义资源的结束地址

  const char *name;    //定义资源的名称

  unsigned long flags; //定义资源的类型,比如MEM,IO,IRQ,DMA类型

  struct resource *parent, *sibling, *child;  //资源链表指针

  };


 通过调用函数platform_add_devices()向系统中添加该设备了,该函数内部调用platform_device_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,原因是驱动注册时需要匹配内核中所有已注册的设备名。

接下来来看platform_driver结构体的原型定义,在include/linux/platform_device.h中,代码如下:

  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 device_driver driver;

  };

内核提供的platform_driver结构体的注册函数为platform_driver_register(),其原型定义在driver/base/platform.c文件中,具体实现代码如下:

  int platform_driver_register(struct platform_driver *drv)

  {

  drv->driver.bus = &platform_bus_type;

  if (drv->probe) 

  drv->driver.probe = platform_drv_probe;//设备探测

  if (drv->remove)

  drv->driver.remove = platform_drv_remove;//设备移除

  if (drv->shutdown)

  drv->driver.shutdown = platform_drv_shutdown;//设备关闭

  if (drv->suspend)

  drv->driver.suspend = platform_drv_suspend;//设备暂停

  if (drv->resume)

  drv->driver.resume = platform_drv_resume;//设备恢复

  return driver_register(&drv->driver);

  }

  总结,通常情况下只要和内核本身运行依赖性不大的外围设备,相对独立的,拥有各自独自的资源(地址总线和IRQs),都可以用platform_driver实现。如:LCD网卡、USB、UART等,都可以用platfrom_driver写,而timer,irq等小系统之内的设备则最好不用platfrom_driver机制。



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MPU6050是一款广泛应用在无人机、机器人和运动设备中的六轴姿态传感器,它集成了三轴陀螺仪和三轴加速度计。这款传感器能够实时监测并提供设备的角速度和线性加速度数据,对于理解物体的动态运动状态至关重要。在Arduino平台上,通过特定的库文件可以方便地与MPU6050进行通信,获取并解析传感器数据。 `MPU6050.cpp`和`MPU6050.h`是Arduino库的关键组成部分。`MPU6050.h`是头文件,包含了定义传感器接口和函数声明。它定义了类`MPU6050`,该类包含了初始化传感器、读取数据等方法。例如,`begin()`函数用于设置传感器的工作模式和I2C地址,`getAcceleration()`和`getGyroscope()`则分别用于获取加速度和角速度数据。 在Arduino项目中,首先需要包含`MPU6050.h`头文件,然后创建`MPU6050`对象,并调用`begin()`函数初始化传感器。之后,可以通过循环调用`getAcceleration()`和`getGyroscope()`来不断更新传感器读数。为了处理这些原始数据,通常还需要进行校准和滤波,以消除噪声和漂移。 I2C通信协议是MPU6050与Arduino交互的基础,它是一种低引脚数的串行通信协议,允许多个设备共享一对数据线。Arduino板上的Wire库提供了I2C通信的底层支持,使得用户无需深入了解通信细节,就能方便地与MPU6050交互。 MPU6050传感器的数据包括加速度(X、Y、Z轴)和角速度(同样为X、Y、Z轴)。加速度数据可以用来计算物体的静态位置和动态运动,而角速度数据则能反映物体转动的速度。结合这两个数据,可以进一步计算出物体的姿态(如角度和角速度变化)。 在嵌入式开发领域,特别是使用STM32微控制器时,也可以找到类似的库来驱动MPU6050。STM32通常具有更强大的处理能力和更多的GPIO口,可以实现更复杂的控制算法。然而,基本的传感器操作流程和数据处理原理与Arduino平台相似。 在实际应用中,除了基本的传感器读取,还可能涉及到温度补偿、低功耗模式设置、DMP(数字运动处理器)功能的利用等高级特性。DMP可以帮助处理传感器数据,实现更高级的运动估计,减轻主控制器的计算负担。 MPU6050是一个强大的六轴传感器,广泛应用于各种需要实时运动追踪的项目中。通过 Arduino 或 STM32 的库文件,开发者可以轻松地与传感器交互,获取并处理数据,实现各种创新应用。博客和其他开源资源是学习和解决问题的重要途径,通过这些资源,开发者可以获得关于MPU6050的详细信息和实践指南
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