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linux设备驱动归纳总结（九）：1.platform总线的设备和驱动
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这一节可以理解是第八章的延伸，从这节开始介绍platform设备驱动。
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一、什么是paltform总线
一个现实的linux设备和驱动通常都需要挂接在一种总线上，比较常见的总线有USB、PCI总线等。但是，在嵌入式系统里面，SoC系统中集成的独立的外设控制器、挂接在SoC内存空间的外设却不依附与此类总线。基于这样的背景下，2.6内核加入了platform虚拟总线。platform机制将设备本身的资源注册进内核，有内核统一管理，在驱动程序使用这些资源时使用统一的接口，这样提高了程序的可移植性。
如果简单的说，就像我在第八章第三节模拟的usb总线一样（源代码路径：8th_devModule_3/2nd），platform总线对加入到该总线的设备和驱动分别封装了两个结构体——platform_device和platform_driver。并且提供了对应的注册函数。当然，前提是要包含头文件。
来个图：
由上面两个的关系我们可以看出来，需要在platform总线上注册设备和驱动，只要定义指定的结构体后调用platform给出的注册函数就可以了。
下面就介绍一下platform总线、设备和驱动。
1、platform总线：
和我之前虚拟的usb总线一样，linux在系统启动时就注册了platform总线，看内核代码：
/*drivers/base/platform.c*/
604 static int platform_match(struct device *dev, struct device_driver *drv)
605 {
606 struct platform_device *pdev;
607
608 pdev = container_of(dev, struct platform_device, dev);
609 return (strcmp(pdev->name, drv->name) == 0); //配对函数检验名字是否一致
610 }
。。。。。
949 struct bus_type platform_bus_type = {
950 .name = "platform", //定义了总线名字为platform，总线注册后新建目录sys/bus/platform
951 .dev_attrs = platform_dev_attrs,
952 .match = platform_match, //指定配对函数
953 .uevent = platform_uevent,
954 .pm = PLATFORM_PM_OPS_PTR,
955 };
可以看到，和我的usb虚拟总线一样，总线中定义了成员名字和match函数，当有总线或者设备注册到platform总线时，内核自动调用match函数，判断设备和驱动的name是否一致。
2、platform设备：
同样的，先看一下platform设备对应的结构体paltform_device：
/*linux/platform_device.h*/
16 struct platform_device {
17 const char * name; //设备的名字，这将代替device->dev_id，用作sys/device下显示的目录名
18 int id; //设备id，用于给插入给该总线并且具有相同name的设备编号，如果只有一个设备的话填-1。
19 struct device dev; //结构体中内嵌的device结构体。
20 u32 num_resources; //资源数。
21 struct resource * resource; //用于存放资源的数组。
22 };
上面的结构体中先不介绍id、num_resources和resource。可以看到，platform_device的封装就是指定了一个目录的名字name，并且内嵌device。
platform_device的注册和注销使用以下函数：
/*drivers/base/platform.c*/
322 int platform_device_register(struct platform_device *pdev) //同样的，需要判断返回值
。。。
337 void platform_device_unregister(struct platform_device *pdev)
注册后，同样会在/sys/device/目录下创建一个以name命名的目录，并且创建软连接到/sys/bus/platform/device下。
3、platform驱动：
先看一下platform驱动对应的结构体paltform_driver：
/*linux/platform_device.h*/
50 struct platform_driver {
51 int (*probe)(struct platform_device *);
52 int (*remove)(struct platform_device *);
53 void (*shutdown)(struct platform_device *);
54 int (*suspend)(struct platform_device *, pm_message_t state);
55 int (*suspend_late)(struct platform_device *, pm_message_t state);
56 int (*resume_early)(struct platform_device *);
57 int (*resume)(struct platform_device *);
58 struct device_driver driver;
59 };
可以看到，platform_driver结构体内嵌了device_driver，并且实现了prob、remove等操作。其实，当内核需要调用probe函数时，它会调用driver->probe，在dricer->probe中再调用platform_driver->probe。如果想了解清楚的话建议查看内核源代码。
platform_driver的注册和注销使用以下函数：
/*drivers/base/platform.c*/
492 int platform_driver_register(struct platform_driver *drv)
。。。。。
513 void platform_driver_unregister(struct platform_driver *drv)
注册成功后内核会在/sys/bus/platform/driver/目录下创建一个名字为driver->name的目录。
介绍完后，那我就根据第八章第三节（linux设备驱动归纳总结（八）：3.设备管理的分层与面向对象思想）的源程序（8th_devModule_3/2nd），将我想象出来的usb鼠标设备和驱动添加到platform总线上：
/*9th_platform_1/1st/device.c*/
4 #include
5
6 void usb_dev_release(struct device *dev)
7 {
8 printk(" release\n");
9 }
10 struct platform_device mouse_dev = {
11 .name = "plat_usb_mouse", //将以这个名字创建目录
12 .dev = {
13 .bus_id = "usb_mouse", //不会用这个名字创建目录了，这里不设置bus_id也行的。
14 .release = usb_dev_release,
15 },
16 };
17
18 static int __init usb_device_init(void)
19 {
20 int ret;
21
22 ret = platform_device_register(&mouse_dev);
23 if(ret){
24 printk("device register failed!\n");
25 return ret;
26 }
27
28 printk("usb device init\n");
29 return 0;
30 }
31
32 static void __exit usb_device_exit(void)
33 {
34 platform_device_unregister(&mouse_dev);
35 printk("usb device bye!\n");
36 }
一看就很简单，将之前usb结构体和注册函数更改为platform类型就可以了。dirver.c也是一样：
/*9th_platform_1/1st/driver.c */
25 struct platform_driver mouse_drv = {
26 .probe = usb_driver_probe,
27 .remove = usb_driver_remove,
28 .driver = {
29 .name = "plat_usb_mouse", //在/sys/中的驱动目录名字
30 },
31 };
32
33 static int __init usb_driver_init(void)
34 {
35 int ret;
36 /*驱动注册，注册成功后在/sys/platform/usb/driver目录下创建目录
37 * plat_usb_mouse*/
38 ret = platform_driver_register(&mouse_drv);
39 if(ret){
40 printk("driver register failed!\n");
41 return ret;
42 }
43 printk("usb driver init\n");
44 return 0;
45 }
46
47 static void __exit usb_driver_exit(void)
48 {
49 platform_driver_unregister(&mouse_drv);
50 printk("usb driver bye!\n");
51 }
由上面的程序看到，设备和驱动都以”plat_usb_mouse”命名，这样的话match函数也就能配对成功。
看效果：
[root: 1st]# insmod device.ko
usb device init
[root: 1st]# insmod driver.ko
init usb mouse
usb driver init
[root: 1st]# lsmod
driver 1604 0 - Live 0xbf006000
device 1584 0 - Live 0xbf000000
[root: 1st]# cd /
[root: /]# find -name "*usb_mouse*"
./sys/devices/platform/plat_usb_mouse.0
./sys/bus/platform/devices/plat_usb_mouse.0
./sys/bus/platform/drivers/plat_usb_mouse
./sys/bus/platform/drivers/plat_usb_mouse/plat_usb_mouse.0
当我查找usb_mouse时出现了四个目录，但是为什么后面有个“0”？这个0代表设备的编号，是由paltform_device->id指定的。我的程序没有设备，所以默认为0。如果你不想的你的目录名字没有后缀，那你就设置platform_device->id = -1;
platform_device->id = 3的效果：
[root: /]# find -name "*usb_mouse*"
./sys/devices/platform/plat_usb_mouse.3
./sys/bus/platform/devices/plat_usb_mouse.3
./sys/bus/platform/drivers/plat_usb_mouse
./sys/bus/platform/drivers/plat_usb_mouse/plat_usb_mouse.3
platform_device->id = -1的效果：
[root: /]# find -name "*usb_mouse*"
./sys/devices/platform/plat_usb_mouse
./sys/bus/platform/devices/plat_usb_mouse
./sys/bus/platform/drivers/plat_usb_mouse
./sys/bus/platform/drivers/plat_usb_mouse/plat_usb_mouse
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二、platform设备的资源和数据
上面讲的usb鼠标都是假的，接下来简单实现一个led驱动，实现的功能很简单，加载后灯亮，卸载后灯灭，我的led灯对应管脚GPE12。顺便介绍一些platform_device中的resource和platform_data。
再看一下platform_device：
16 struct platform_device {
17 const char * name;
18 int id;
19 struct device dev;
20 u32 num_resources;
21 struct resource * resource;
22 };
前三个已经介绍了，现在来介绍一下最后两个。
resource是一个指向platform资源数组的指针，该数组中有num_resource个资源，看一下资源结构体：
/*linux/ioport.h"*/
18 struct resource {
19 resource_size_t start;
20 resource_size_t end;
21 const char *name;
22 unsigned long flags;
23 struct resource *parent, *sibling, *child;
24 };
常用的就是红色标记的三个，分别是资源的开始值，结束值和类型。
常见的flags有IORESOURCE_MEM和IORESOURCE_IRQ。其他的可以自己查看include/linux/ioport.h
如果fiags为IORESOURCE_MEM，start和end分别是该设备的连续的开始和结束地址，如果不连续你可以定义两个或者更多的资源结构体。
如果flags为IORESOURCE_IRQ，start和end分别是该设备连续的开始和结束的连续中断号，如果不连续可以分开定义。
当然，如果地址或者中断只有一个，你可以将start和end定义成一样。
在device.c定义了led的资源：
/*9th_platform_1/2nd/device.c*/
10 struct resource s3c_led_res[1] = {
11 [0] = {
12 .start = 0x56000000,
13 .end = 0x560000ff,
14 .flags = IORESOURCE_MEM,
15 },
16 };
17
18 struct platform_device s3c_led_dev = {
19 .name = "plat_led",
20 .id = -1,
21 .dev = {
22 .release = led_dev_release,
23 },
24 .num_resources = ARRAY_SIZE(s3c_led_res), //platform资源的数量，为1
25 .resource = s3c_led_res,
26 };
同时，还要修改一下driver.c中的的probe和remove，probe函数中点亮led，remove灭掉led。
/*9th_platform_1/2nd/driver.c*/
9 struct _plat_led_t {
10 unsigned long phys, virt;
11 unsigned long gpecon, gpedat, gpeup;
12 unsigned long reg;
13 };
14
15 struct _plat_led_t pled;
16
17 int led_driver_probe(struct platform_device *pdev)
18 {
19 pled.phys = pdev->resource[0].start;
20 pled.virt = ioremap(pled.phys, SZ_4K);
21 pled.gpecon = pled.virt + 0x40;
22 pled.gpedat = pled.virt + 0x44;
23 pled.gpeup = pled.virt + 0x48;
24
25 //config
26 pled.reg = ioread32(pled.gpecon);
27 pled.reg &= ~(3 << 24);
28 pled.reg |= (1 << 24);
29 iowrite32(pled.reg, pled.gpecon);
30
31 //up
32 pled.reg = ioread32(pled.gpeup);
33 pled.reg |= (1 << 12);
34 iowrite32(pled.reg, pled.gpeup);
35
36 //dat
37 pled.reg = ioread32(pled.gpedat);
38 pled.reg &= ~(1 << 12);
39 iowrite32(pled.reg, pled.gpedat);
40
41 printk("led on\n");
42 return 0;
43 }
上面的probe只要看红色标记就可以了，在platform_device的资源中获取资源的start，而其他的都是之前介绍过的led操作。
45 int led_driver_remove(struct platform_device *pdev)
46 {
47 pled.reg = ioread32(pled.gpedat);
48 pled.reg |= (1 << 12);
49 iowrite32(pled.reg, pled.gpedat);
50
51 printk("led off\n");
52 return 0;
53 }
接下来验证一下：
[root: 2nd]# insmod device.ko
led device init
[root: 2nd]# insmod driver.ko
led on
led driver init
[root: 2nd]# rmmod driver
led off
led driver bye!
[root: 2nd]# rmmod device
release
led device bye!
最后在介绍一下paltform设备的数据：
在device结构体下有一个paltform_data：
390 void *platform_data; /* Platform specific data, device
391 core doesn‘t touch it */
它也说明了，这是用与platform，device的代码不会使用该结构体。
这是一个void指针类型，用于存放platform的数据地址，类似字符设备时介绍的private_data。这里就不写代码了。
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三、platform设备的静态注册
在上面的程序中，设备和驱动都是通过手动加载的，但有些情况下，内核已经为设备注册到platform总线上，只需要我们注册驱动就可以了。接下来介绍一下设备的静态注册。
先看一下内核是从哪里获取静态注册的platform_device。
内核是从 arch/arm/mach-s3c2440/mach-mini2440.c文件中获取到platform_device的信息：
/*arch/arm/mach-s3c2440/mach-mini2440.c*/
250 static struct platform_device *mini2440_devices[] __initdata = {
251 &s3c_device_usb,
252 &s3c_device_rtc,
253 &s3c_device_lcd,
254 &s3c_device_wdt,
255 &s3c_device_led, //这是我新加的
257 &s3c_device_i2c0,
258 &s3c_device_iis,
259 &s3c_device_dm9k,
260 &net_device_cs8900,
261 &s3c24xx_uda134x,
262 };
可以看到，这个数组存放着所有静态注册的platform_device信息，我按照它们的格式，也添加了一个s3c_device_led结构体指针在这个数组中。接下来就要看看是在哪里定义了。
我全局搜索内核代码中含有s3c_device_wdt的文件，然后在这结构体后面依样画葫芦。
让我搜到两个相关的文件：
1）arch/arm/plat-s3c24xx/devs.c
可以看到，内核在在这个文件中声明并定义s3c_device_wdt的platform_device结构体，所以，我也在这里定义的个strucr platform_device s3c_device_led：
/*arch/arm/plat-s3c24xx/devs.c*/
359 /*test by xiaobai*/
360 /* led_test */
361
362 static struct resource s3c_led_resource[] = {
363 [0] = {
364 .start = 0x56000000,
365 .end = 0x560000ff,
366 .flags = IORESOURCE_MEM,
367 }
368 };
369
370 struct platform_device s3c_device_led = {
371 .name = "plat_led",
372 .id = -1,
373 .num_resources = ARRAY_SIZE(s3c_led_resource),
374 .resource = s3c_led_resource,
375 };
376
377 EXPORT_SYMBOL(s3c_device_led);
会发现，上面的内容跟我前面卸载device.c的代码一模一样。
2）第二个文件是arch/arm/plat-s3c/include/plat/devs.h：
platform_match函数是通过包含该文件后读取里面的platform_device信息来跟platform_driver匹配。所以，必须在这里加上一行代码：
/*arch/arm/plat-s3c/include/plat/devs.h*/
32 extern struct platform_device s3c_device_wdt;
33 extern struct platform_device s3c_device_led; //这是我新添加的
修改完上面的3个文件后，重新编译内核后就实现了静态注册platform设备，在内核启动时会自动注册s3c_device_led。所以，我们只需要注册platform驱动就可以了，代码在driver.c中，和上一个程序一模一样（2nd/driver.c），我就不贴出来了，可以自己看3th/driver.c。接下来看效果：
Please press Enter to activate this console.
[root: /]# find -name "*plat_led*" //开机后查找plat_led
./sys/devices/platform/plat_led //发现led设备已经被静态注册上
./sys/bus/platform/devices/plat_led
[root: /]# cd review_driver/9th_platform/9th_platform_1/3rd/
[root: 3rd]# insmod driver.ko //加载led驱动
led on //灯亮
led driver init
[root: 3rd]# rmmod driver
led off
led driver bye!
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四、总结
这节由第八章的usb虚拟总线的延伸开始介绍platform的设备和驱动使用和注册。
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