Linux Platform Device and Driver

以下內容轉自：

http://www.diybl.com/course/6_system/linux/Linuxjs/200871/129585.html

http://blog.chinaunix.net/space.php?uid=20648784&do=blog&id=1592839

platform是一個虛擬總線，相比PCI，USB，它主要用於描述SOC上的資源。platform所描述的資源有一個共同點，就是在CPU總線直接取址。
從Linux 2.6起引入了一套新的驅動管理和註冊機制:Platform_device和Platform_driver。Linux中大部分的設備驅動，都可以使用這套機制, 設備用Platform_device表示，驅動用Platform_driver進行註冊。
Linux platform driver機制和傳統的device driver 機制(通過driver_register函數進行註冊)相比，一個十分明顯的優勢在於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，並且擁有較好的可移植性和安全性(這些標準接口是安全的)。
Platform機制的本身使用並不複雜，由兩部分組成：platform_device和platfrom_driver。

通過Platform機制開發發底層驅動的大致流程爲: 定義 platform_device -> 註冊 platform_device -> 定義 platform_driver->註冊 platform_driver。

首先要確認的就是2.6內核定義的platform總線類型

struct bus_type platform_bus_type = {
        .name = "platform",
        .dev_attrs = platform_dev_attrs,
        .match = platform_match,
        .uevent = platform_uevent,
        .pm = PLATFORM_PM_OPS_PTR,
};

然後就是設備的資源信息，例如設備的地址，中斷號等。在2.6內核中platform設備用結構體platform_device來描述

struct platform_device {
        const char * name;
        int id;
        struct device dev;
        u32 num_resources;
        struct resource * resource;
};

該結構一個重要的元素是resource，該元素存入了最爲重要的設備資源信息

struct resource {
        resource_size_t start;
        resource_size_t end;
        const char *name;
        unsigned long flags;
        struct resource *parent, *sibling, *child;
};
　　各成員的含義如下：
　　1. name指針：指向此資源的名稱。
　　2. start和end：表示資源的起始物理地址和終止物理地址。它們確定了資源的範圍，也即是一個閉區間[start,end]。
　　3. flags：描述此資源屬性的標誌（見下面）。
　　4. 指針parent、sibling和child：分別爲指向父親、兄弟和子資源的指針。

　　屬性flags是一個unsigned long類型的32位標誌值，用以描述資源的屬性。比如：資源的類型、是否只讀、是否可緩存，以及是否已被佔用等。

下面舉s3c2410平臺的i2c驅動作爲例子來說明：

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,
         }
};

這裏定義了兩組resource，它描述了一個I2C設備的資源，第1組描述了這個I2C設備所佔用的總線地址範圍，IORESOURCE_MEM表示第1組描述的是內存類型的資源信息，第2組描述了這個I2C設備的中斷號，IORESOURCE_IRQ表示第2組描述的是中斷資源信息。設備驅動會根據flags來獲取相應的資源信息。
有了resource信息，就可以定義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,
};

定義好了platform_device結構體後就可以調用函數platform_add_devices向系統中添加該設備了，之後可以調用platform_driver_register()進行設備註冊。要注意的是，這裏的platform_device設備的註冊過程必須在相應設備驅動加載之前被調用，即執行platform_driver_register之前,原因是因爲驅動註冊時需要匹配內核中所以已註冊的設備名。

s3c2410-i2c的platform_device是在系統啓動時，在cpu.c裏的s3c_arch_init()函數裏進行註冊的，這個函數申明爲arch_initcall(s3c_arch_init);會在系統初始化階段被調用。

arch_initcall的優先級高於module_init。所以會在Platform驅動註冊之前調用。(詳細參考include/linux/init.h)

s3c_arch_init函數如下：

static int __init s3c_arch_init(void)
{
    int ret;
    ……
/* 這裏board指針指向在mach-smdk2410.c裏的定義的smdk2410_board，裏面包含了預先定義的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); //在這裏進行註冊

            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;
}

同時被註冊還有很多其他平臺的platform_device。驅動程序需要實現結構體struct platform_driver,詳細查看arch/arm/mach-s3c2410/mach-smdk2410.c裏的smdk2410_devices結構體。

驅動程序需要實現結構體struct platform_driver，參考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",
         },
};

在驅動初始化函數中調用函數platform_driver_register()註冊platform_driver，需要注意的是s3c_device_i2c結構中name元素和s3c2410_i2c_driver結構中driver.name必須是相同的，這樣在platform_driver_register()註冊時會對所有已註冊的所有platform_device中的name和當前註冊的platform_driver的driver.name進行比較，只有找到相同的名稱的platfomr_device才能註冊成功，當註冊成功時會調用platform_driver結構元素probe函數指針，這裏就是s3c24xx_i2c_probe,當進入probe函數後，需要獲取設備的資源信息，常用獲取資源的函數主要是：

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

根據參數type所指定類型，例如IORESOURCE_MEM，來獲取指定的資源。

struct int platform_get_irq(struct platform_device *dev, unsigned int num);

獲取資源中的中斷號。

下面舉s3c24xx_i2c_probe函數分析,看看這些接口是怎麼用的。

前面已經講了，s3c2410_i2c_driver註冊成功後會調用s3c24xx_i2c_probe執行，下面看代碼：

/* 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); /* 獲取設備的IO資源地址 */
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); /* 申請這塊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); /* 映射至內核虛擬空間 */
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); /* 獲取設備IRQ中斷號 */
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, /* 申請IRQ */
pdev->name, i2c);
……
return ret;
}

小思考：

那什麼情況可以使用platform driver機制編寫驅動呢？

我的理解是隻要和內核本身運行依賴性不大的外圍設備(換句話說只要不在內核運行所需的一個最小系統之內的設備),相對獨立的,擁有各自獨自的資源(addresses and IRQs)，都可以用platform_driver實現。如：lcd,usb,uart等，都可以用platfrom_driver寫，而timer,irq等最小系統之內的設備則最好不用platfrom_driver機制，實際上內核實現也是這樣的。

參考資料：

linux-2.6.24/Documentation/driver-model/platform.txt

《platform _device和platform_driver註冊過程》

http://blog.chinaunix.net/u2/60011/showart.php?id=1018999

http://www.eetop.cn/blog/html/45/11145-676.html

Linux Platform Device and Driver

Wireshark 安裝+使用（一）

s3c2410時鐘信號：FCLK、HCLK和PCLK;clk_get_rate()

塊設備層分析2

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Linux Platform Device and Driver

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