基於platform機制的驅動模型

 1、  哪些適用於plarform驅動？
platform機制將設備本身的資源註冊進內核，由內核統一管理，在驅動程序中使用這些資源時通過platform device提供的標準接口進行申請並使用。這樣提高了驅動和資源管理的獨立性，這樣擁有更好的可移植性。platform機制的本身使用並不複雜，由兩部分組成：platform_device和platfrom_driver。Platform driver通過platform bus獲取platform_device。

通常情況下只要和內核本身運行依賴性不大的外圍設備，相對獨立的，擁有各自獨立的資源(地址總線和IRQs)，都可以用 platform_driver來管理，而timer，irq等小系統之內的設備則最好不用platfrom_driver機制。

platform_device最大的特定是CPU直接尋址設備的寄存器空間，即使對於其他總線設備，設備本身的寄存器無法通過CPU總線訪問，但總線的controller仍然需要通過platform bus來管理。

總之，platfrom_driver的根本目的是爲了統一管理系統的外設資源，爲驅動程序提供統一的接口來訪問系統資源，將驅動和資源分離，提高程序的可移植性。

2、    基於platform總線的驅動開發流程
基於Platform總線的驅動開發流程如下：
•    定義初始化platform bus
•    定義各種platform devices
•    註冊各種platform devices
•    定義相關platform driver
•    註冊相關platform driver
•    操作相關設備

3、   何謂platform bus？
Linux系統中許多部分對設備是如何鏈接的並不感興趣，但是他們需要知道哪些類型的設備是可以使用的。設備模型提供了一種機制來對設備進行分類，在更高的功能層面上描述這些設備，並使得這些設備對用戶空間可見。因此從2.6內核開始引入了設備模型。

總線是處理器和一個或多個設備之間的通道，在設備模型中, 所有的設備都通過總線相連。總線可以相互插入。設備模型展示了總線和它們所控制的設備之間的實際連接。

Platform總線是2.6 kernel中最近引入的一種虛擬總線，主要用來管理CPU的片上資源，具有更好的移植性，因此在2.6 kernel中，很多驅動都用platform改寫了。
platform_bus_type的定義如下:

http://lxr.linux.no/#linux+v2.6.25/drivers/base/platform.c#L609

609struct bus_type platform_bus_type = {

610 .name = "platform",

611 .dev_attrs = platform_dev_attrs,

612 .match = platform_match,

613 .uevent = platform_uevent,

614 .suspend = platform_suspend,

615 .suspend_late = platform_suspend_late,

616 .resume_early = platform_resume_early,

617 .resume = platform_resume,

618};

619EXPORT_SYMBOL_GPL(platform_bus_type);



http://lxr.linux.no/#linux+v2.6.25/include/linux/device.h#L55

55struct bus_type {

56 const char *name;

57 struct bus_attribute *bus_attrs;

58 struct device_attribute *dev_attrs;

59 struct driver_attribute *drv_attrs;

60

61 int (*match)(struct device *dev, struct device_driver *drv);

62 int (*uevent)(struct device *dev, struct kobj_uevent_env *env);

63 int (*probe)(struct device *dev);

64 int (*remove)(struct device *dev);

65 void (*shutdown)(struct device *dev);

66

67 int (*suspend)(struct device *dev, pm_message_t state);

68 int (*suspend_late)(struct device *dev, pm_message_t state);

69 int (*resume_early)(struct device *dev);

70 int (*resume)(struct device *dev);

71

72 struct bus_type_private *p;

73};

總線名稱是"platform"，其只是bus_type的一種，定義了總線的屬性，同時platform_bus_type還有相關操作方法，如掛起、中止、匹配及hotplug事件等。
總線bus是聯繫driver和device的中間樞紐。Device通過所屬的bus找到driver，由match操作方法進行匹配。

 

4    bus、device及driver三者之間的關係
在數據結構設計上，總線、設備及驅動三者相互關聯。

platform device包含device，根據device可以獲得相應的bus及driver。

設備添加到總線上後形成一個雙向循環鏈表，根據總線可以獲得其上掛接的所有device，進而獲得了 platform device。根據device也可以獲得驅動該總線上所有設備的相關driver。

platform driver包含driver，根據driver可以獲得相應的bus，進而獲得bus上所有的device，進一步獲得platform device，根據name對driver與platform device進行匹配，匹配成功後將device與相應的driver關聯起來，即實現了platform device和platform driver的關聯。

匹配成功後調用driver的probe進而調用platform driver的probe，在probe裏實現驅動特定的功能。

5、    device和platform_device
Plarform device會有一個名字用於driver binding（在註冊driver的時候會查找driver的目標設備的bus位置，這個過程稱爲driver binding），另外IRQ以及地址空間等資源也要給出 。

platform_device結構體用來描述設備的名稱、資源信息等。該結構被定義在http://lxr.linux.no/#linux+v2.6.25/include/linux/platform_device.h#L16中，定義原型如下：

struct platform_device 
{
          const char 
* name; //定義平臺設備的名稱，此處設備的命名應和相應驅動程序命名一致

        int id;
        struct device dev;
         u32 num_resources;
          struct resource * resource;
//定義平臺設備的資源
  };

在這個結構裏封裝了struct device及struct resource。可知：platform_device由device派生而來，是一種特殊的device。

下面來看一下platform_device結構體中最重要的一個成員struct resource * resource。struct resource被定義在http://lxr.linux.no/#linux+v2.6.25/include/linux/ioport.h#L18中，定義原型如下：

struct resource {
          resource_size_t start; 
//定義資源的起始地址
          resource_size_t end;
//定義資源的結束地址
        const char 
*name; //定義資源的名稱
          unsigned long flags; 定義資源的類型，比如MEM，IO，IRQ，DMA類型
          struct resource *parent,
*sibling, 
*child;
  };

這個結構表示設備所擁有的資源，即I/O端口、I/O映射內存、中斷及DMA等。這裏的地址指的是物理地址。

6、device_register和platform_device_register

 

int device_register(struct device
*dev)
 {
         device_initialize(dev);
         return device_add(dev);
 }
//初始化一個設備，然後加入到系統中

int platform_device_register(struct platform_device
*pdev)
 {
         device_initialize(&pdev->dev);
         return platform_device_add(pdev);
}
 EXPORT_SYMBOL_GPL(platform_device_register);

我們看到註冊一個platform device分爲了兩部分，初始化這個platform_device，然後將此platform_device添加到platform總線中。輸入參數platform_device可以是靜態的全局設備。

另外一種機制就是動態申請platform_device_alloc一個platform_device設備，然後通過platform_device_add_resources及platform_device_add_data等添加相關資源和屬性。

無論哪一種platform_device，最終都將通過platform_device_add這冊到platform總線上。
device_register()和platform_device_register()都會首先初始化設備
區別在於第二步：其實platform_device_add()包括device_add()，不過要先註冊resources，然後將設備掛接到特定的platform總線。

 

7    device_driver和platform driver
Platform device是一種device自己是不會做事情的，要有人爲它做事情，那就是platform driver。platform driver遵循linux系統的driver model。對於device的discovery/enumerate都不是driver自己完成的而是由由系統的driver註冊機制完成。driver編寫人員只要將註冊必須的數據結構初始化並調用註冊driver的kernel API就可以了。

接下來來看platform_driver結構體的原型定義，在http://lxr.linux.no/#linux+v2.6.25/include/linux/platform_device.h#L48中，代碼如下：

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;
  };

可見，它包含了設備操作的幾個功能函數，同時包含了一個device_driver結構，說明device_driver是platform_driver的基類。驅動程序中需要初始化這個變量。下面看一下這個變量的定義，位於http://lxr.linux.no/#linux+v2.6.25/include/linux/device.h#L121中：

struct device_driver 
{
         const char 
*name;
        struct bus_type *bus;
          struct module *owner;
         const char 
*mod_name; 
/* used for built-in modules
*/
          int 
(*probe)
(struct device *dev);
         int (*remove)
(struct device *dev);
         void (*shutdown)
(struct device *dev);
         int (*suspend)
(struct device *dev, pm_message_t state);
         int (*resume)
(struct device *dev);
         struct attribute_group **groups;
          struct driver_private *p;
 };

device_driver提供了一些操作接口，但其並沒有實現，相當於一些虛函數，由派生類platform_driver進行重載，無論何種類型的driver都是基於device_driver派生而來的，具體的各種操作都是基於統一的基類接口的，這樣就實現了面向對象的設計。

需要注意這兩個變量：name和owner。其作用主要是爲了和相關的platform_device關聯起來，owner的作用是說明模塊的所有者，驅動程序中一般初始化爲THIS_MODULE。

device_driver結構中也有一個name變量。platform_driver從字面上來看就知道是設備驅動。設備驅動是爲誰服務的呢？當然是設備了。內核正是通過這個一致性來爲驅動程序找到資源，即 platform_device中的resource。

8    driver_register 和platform_driver_register

內核提供的platform_driver結構體的註冊函數爲platform_driver_register（），其原型定義在http://lxr.linux.no/#linux+v2.6.25/drivers/base/platform.c#L458文件中，具體實現代碼如下：

int platform_driver_register(struct platform_driver
*drv)
 {
         drv->driver.bus
= &platform_bus_type;
   /*設置成platform_bus_type這個很重要，因爲driver和device是通過bus聯繫在一起的，具體在本例中是通過 platform_bus_type中註冊的回調例程和屬性來是實現的， driver與device的匹配就是通過 platform_bus_type註冊的回調例程platform_match
()來完成的。*/

         if (drv->probe)
                 drv->driver.probe
= platform_drv_probe;
 //在really_probe函數中，回調了platform_drv_probe函數

        if (drv->remove)
                 drv->driver.remove
= platform_drv_remove;
         if (drv->shutdown)
                 drv->driver.shutdown
= platform_drv_shutdown;
         if (drv->suspend)
                 drv->driver.suspend
= platform_drv_suspend;
         if (drv->resume)
                 drv->driver.resume
= platform_drv_resume;
         return driver_register(&drv->driver);
 }
 EXPORT_SYMBOL_GPL(platform_driver_register);

不要被上面的platform_drv_XXX嚇倒了，它們其實很簡單，就是將struct device轉換爲struct platform_device和struct platform_driver，然後調用platform_driver中的相應接口函數。那爲什麼不直接調用platform_drv_XXX等接口呢？這就是Linux內核中面向對象的設計思想。

device_driver提供了一些操作接口，但其並沒有實現，相當於一些虛函數，由派生類platform_driver進行重載，無論何種類型的driver都是基於device_driver派生而來的，device_driver中具體的各種操作都是基於統一的基類接口的，這樣就實現了面向對象的設計。

更詳細的請看：http://blog.csdn.net/sailor_8318/article/details/5267698