Elegance’s the only beauty that never fades.

文章目錄

一、Platform平臺初探

1.4、platform函數調用關係記錄(無需徹底深入，大概搞懂即可)

一、Platform平臺初探

1.1、platform平臺與platform_device/platform_driver關係

在上一節通過面向對象的思想，實現了上下分層和左右分離。

上下分層 - 上層驅動與下層硬件分開
左右分離 - 把下層的硬件再分成硬件資源(指定引腳)與硬件操作(引腳配置)

其實這個時候已經有platform的味道了，只是沒有說明而已。我們把上層驅動抽象成一個platform_driver結構體，硬件資源和硬件操作抽象成platform_device結構體，這樣就構成了Platform平臺。

即，

platform_device來指定資源
platform_driver來指定驅動

引入 platform_device和platform_driver，你可能會說這似乎看起來跟上一節也差不多嘛，不過是加了一層platform的外衣罷了。它的作用無非也是將“資源”與“驅動”分離開來，當修改引腳只需要修改資源，而驅動不需要動。莫慌，莫慌，循序漸進嘛，做這一切都是爲了給後面的主角做鋪墊 - 設備樹。而設備樹跟platform思想及調用手段是那麼的相像，我們怎麼能有理由先去了解一下Platform呢？

1.2、platform平臺虛擬總線

爲了更好的管理Platform這個平臺，Linux引入了總線(bus)、驅動(driver)和設備(device)模型。可以類比I2C、 SPI、 USB 等總線，編寫相應的驅動文件，掛載相應的設備。

但是在 SOC 中有些外設是沒有總線這個概念的，但是又要使用總線、驅動和設備模型該怎麼辦呢？爲了解決此問題， Linux 提出了 platform 這個虛擬總線的概念。

1.3、platform平臺匹配規則

總線有了，我們可以把設備和驅動程序都掛上去(註冊進內核)，但是我們的設備可不止一個呀，同樣驅動也不止一個呀。那麼問題也就來了， platform_device和platform_driver該如何對應呢，或者說該如何進行匹配呢？我們看圖學習。

1.3.1 匹配規則

最先比較： platform_device. driver_override 和 platform_driver.driver.name
- 可以設置 platform_device 的 driver_override，強制選擇某個 platform_driver。
然後比較： platform_device. name 和 platform_driver.id_table[i].name
- Platform_driver.id_table 是“platform_device_id”指針，表示該 drv 支持若干個 device，它裏面列出了各個 device 的{.name, .driver_data}，其中的“name”表示該 drv 支持的設備的名字， driver_data 是些提供給該 device 的私有數據。
最後比較： platform_device.name 和 platform_driver.driver.name
- platform_driver.id_table 可能爲空，這時可以根據 platform_driver.driver.name 來尋找同名的 platform_device。

1.3.2 上面只是系統規定的匹配順序，但是實際使用中匹配的常用順序是

①、直接比較驅動和設備的 name 字段，畢竟這種方式最簡單了；
②、然後是id_table的名字；
③、最後纔是driver_override。

當設備和驅動匹配成功以後，platform_driver裏面的probe 成員函數就會執行，probe成員函數執行的內容便是我們熟悉的驅動程序，這樣便把驅動和設備對應了起來！

1.4、platform函數調用關係記錄(無需徹底深入，大概搞懂即可)

platform_device_register
	platform_device_add
		device_add
			bus_add_device // 放入鏈表
			bus_probe_device // probe 枚舉設備，即找到匹配的(dev, drv)
				device_initial_probe
					__device_attach
						bus_for_each_drv(...,__device_attach_driver,...)
							__device_attach_driver
								driver_match_device(drv, dev) // 是否匹配
								driver_probe_device // 調用 drv 的 probe





platform_driver_register
	__platform_driver_register
		driver_register
			bus_add_driver // 放入鏈表
				driver_attach(drv)
					bus_for_each_dev(drv->bus, NULL, drv, __driver_attach);
						__driver_attach
							driver_match_device(drv, dev) // 是否匹配
							driver_probe_device // 調用 drv 的 probe

二、編寫程序

編程步驟如下：

分配/設置/註冊 platform_device 結構體
- 在裏面定義所用資源，指定設備名字。
分配/設置/註冊 platform_driver 結構體
- 在其中的 probe 函數裏，分配/設置/註冊 file_operations 結構體，
- 並從 platform_device 中確實所用硬件資源。
- 指定 platform_driver 的名字。

程序框架如下：

平臺設備platform_deviceboard_A_led.c



#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/major.h>
#include <linux/mutex.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/seq_file.h>
#include <linux/stat.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/tty.h>
#include <linux/kmod.h>
#include <linux/gfp.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include "led_resource.h"


static void led_dev_release(struct device *dev)
{
}

static struct resource resources[] = {
	{
		.start = GROUP_PIN(3,1),
		.flags = IORESOURCE_IRQ,
		.name = "led_pin",
	},
	{
		.start = GROUP_PIN(5,8),
		.flags = IORESOURCE_IRQ,
		.name = "led_pin",
	},
};

static struct platform_device board_A_led_dev = {
	.name = "led",
	.num_resources = ARRAY_SIZE(resources), //得到資源個數
	.resource = resources, //具體資源信息定義在了結構體裏
	.dev = {
		.release = led_dev_release,//必須加上release不然unregister的時候會有警告！
	},
};

static int __init led_dev_init(void)
{
    int err;
    
    err = platform_device_register(&board_A_led_dev);   
    
    return 0;
}

static void __exit led_dev_exit(void)
{
    platform_device_unregister(&board_A_led_dev);
}

module_init(led_dev_init);
module_exit(led_dev_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

平臺設備文件需要說明的是：

該文件單獨編譯成.ko文件，故需要入口函數、出口函數
在該文件中指定資源，所以資源是動態的。(操作幾個引腳，以及操作哪幾個引腳事先都已經不知道了)
通過platform_device結構體board_A_led_dev中的name成員決定與哪個驅動配對！

平臺設備文件需要說明的是：

該文件單獨編譯成.ko文件，故需要入口函數、出口函數
在該文件中指定資源，所以資源是動態的。(操作幾個引腳，以及操作哪幾個引腳事先都已經不知道了)

平臺驅動文件chipY_gpio.c

#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/major.h>
#include <linux/mutex.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/seq_file.h>
#include <linux/stat.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/tty.h>
#include <linux/kmod.h>
#include <linux/gfp.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include "led_opr.h"
#include "leddrv.h"
#include "led_resource.h"

static int g_ledpins[100];
static int g_ledcnt = 0;

static int board_demo_led_init (int which) /* 初始化LED, which-哪個LED */       
{   
    //printk("%s %s line %d, led %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__, which);
    
    printk("init gpio: group %d, pin %d\n", GROUP(g_ledpins[which]), PIN(g_ledpins[which]));
    switch(GROUP(g_ledpins[which]))
    {
        case 0:
        {
            printk("init pin of group 0 ...\n");
            break;
        }
        case 1:
        {
            printk("init pin of group 1 ...\n");
            break;
        }
        case 2:
        {
            printk("init pin of group 2 ...\n");
            break;
        }
        case 3:
        {
            printk("init pin of group 3 ...\n");
            break;
        }
    }
    
    return 0;
}

static int board_demo_led_ctl (int which, char status) /* 控制LED, which-哪個LED, status:1-亮,0-滅 */
{
    //printk("%s %s line %d, led %d, %s\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__, which, status ? "on" : "off");
    printk("set led %s: group %d, pin %d\n", status ? "on" : "off", GROUP(g_ledpins[which]), PIN(g_ledpins[which]));

    switch(GROUP(g_ledpins[which]))
    {
        case 0:
        {
            printk("set pin of group 0 ...\n");
            break;
        }
        case 1:
        {
            printk("set pin of group 1 ...\n");
            break;
        }
        case 2:
        {
            printk("set pin of group 2 ...\n");
            break;
        }
        case 3:
        {
            printk("set pin of group 3 ...\n");
            break;
        }
    }

    return 0;
}

static struct led_operations board_demo_led_opr = {
    .init = board_demo_led_init,
    .ctl  = board_demo_led_ctl,
};

static int chip_demo_gpio_probe(struct platform_device *pdev)
{
    struct resource *res;
    int i = 0;

    while (1)
    {
		/* 獲取第i個資源 */
        res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_IRQ, i++);
        if (!res)
            break;
        
		/* 記錄引腳 */
        g_ledpins[g_ledcnt] = res->start;
		/* 調用device_create，注意不能直接調用device_create，因爲需要用到device_class，所以封裝了led_class_create_device函數*/
        led_class_create_device(g_ledcnt);
        g_ledcnt++;
    }
    return 0;
    
}

static int chip_demo_gpio_remove(struct platform_device *pdev)
{
    struct resource *res;
    int i = 0;

    while (1)
    {
        res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_IRQ, i);
        if (!res)
            break;
        
		/* 調用device_destroy*/
        led_class_destroy_device(i);
        i++;
        g_ledcnt--;
    }
    return 0;
}


static struct platform_driver chip_demo_gpio_driver = {
    .probe      = chip_demo_gpio_probe,
    .remove     = chip_demo_gpio_remove,
    .driver     = {
        .name   = "led",
    },
};

static int __init chip_demo_gpio_drv_init(void)
{
    int err;
    
    err = platform_driver_register(&chip_demo_gpio_driver); 
    register_led_operations(&board_demo_led_opr);
    
    return 0;
}

static void __exit chip_demo_gpio_drv_exit(void)
{
    platform_driver_unregister(&chip_demo_gpio_driver);
}

module_init(chip_demo_gpio_drv_init);
module_exit(chip_demo_gpio_drv_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

平臺驅動文件需要說明的

該文件單獨編譯成.ko文件，故需要入口函數、出口函數
通過platform_driver結構體chip_demo_gpio_driver中的driver.name成員決定與哪個設備配對！
probe函數獲取資源，記錄引腳，同時創建設備。
- 注意不能直接調用device_create，因爲需要用到device_class，所以在驅動文件leddrv.c中封裝了led_class_create_device函數。銷燬led_class_destroy_device也是同樣的道理！
- 這樣也就意味着，chipY_gpio.c依賴leddrv.c文件，故需要先加載leddrv.c文件
還需要注意的一點，在平臺驅動加載的入口函數裏，獲取了led_operations結構體board_demo_led_opr，這一次不像上一節在驅動文件leddrv.c中獲得。led_operations結構體定義平臺驅動chipY_gpio.c中，如果仍在leddrv.c中獲得的話，也就意味着leddrv.c依賴chipY_gpio.c，這兩個互相依賴，那豈不是會出錯了！！！
- 由於不再需要get_board_led_opr函數，所以本例程直接刪除了！
- 由於驅動文件需要led_operations結構體，所以最好的辦法就是在驅動文件leddrv.c中創建一個類似上面設備創建和銷燬的註冊函數，於是就有了register_led_operations函數！

這裏再補充一下關於Platform_device中指定資源的兩種方式

①、構造resource結構體(必須構造 start flags name 等成員)
- start 表示起始地址
- flags表示是哪一類資源
②、在私有數據中存放（可以存放任何類型的數據，自由度比較大）

驅動文件leddrc.c

#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/major.h>
#include <linux/mutex.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/seq_file.h>
#include <linux/stat.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/tty.h>
#include <linux/kmod.h>
#include <linux/gfp.h>
#include "led_opr.h"


/* 1. 確定主設備號                                                                 */
static int major = 0;
static struct class *led_class;
struct led_operations *p_led_opr;


#define MIN(a, b) (a < b ? a : b)


void led_class_create_device(int minor)
{
	device_create(led_class, NULL, MKDEV(major, minor), NULL, "led%d", minor); /* /dev/led0,1,... */
}
void led_class_destroy_device(int minor)
{
	device_destroy(led_class, MKDEV(major, minor));
}
void register_led_operations(struct led_operations *opr)
{
	p_led_opr = opr;
}

/*該程序是個ko文件，別的ko需要用到該程序裏的函數時，需要使用EXPORT_SYMBOL導出，也就意味着產生了依賴關係！*/
EXPORT_SYMBOL(led_class_create_device);
EXPORT_SYMBOL(led_class_destroy_device);
EXPORT_SYMBOL(register_led_operations);


/* 3. 實現對應的open/read/write等函數，填入file_operations結構體                   */
static ssize_t led_drv_read (struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{
	return 0;
}

/* write(fd, &val, 1); */
static ssize_t led_drv_write (struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{
	int err;
	char status;
	struct inode *inode = file_inode(file);
	int minor = iminor(inode);
	
	err = copy_from_user(&status, buf, 1);

	/* 根據次設備號和status控制LED */
	p_led_opr->ctl(minor, status);
	
	return 1;
}

static int led_drv_open (struct inode *node, struct file *file)
{
	int minor = iminor(node);
	
	/* 根據次設備號初始化LED */
	p_led_opr->init(minor);
	
	return 0;
}

static int led_drv_close (struct inode *node, struct file *file)
{
	return 0;
}

/* 2. 定義自己的file_operations結構體                                              */
static struct file_operations led_drv = {
	.owner	 = THIS_MODULE,
	.open    = led_drv_open,
	.read    = led_drv_read,
	.write   = led_drv_write,
	.release = led_drv_close,
};

/* 4. 把file_operations結構體告訴內核：註冊驅動程序                                */
/* 5. 誰來註冊驅動程序啊？得有一個入口函數：安裝驅動程序時，就會去調用這個入口函數 */
static int __init led_init(void)
{
	int err;
	
	major = register_chrdev(0, "led", &led_drv);  /* /dev/led */

	led_class = class_create(THIS_MODULE, "led_class");
	err = PTR_ERR(led_class);
	if (IS_ERR(led_class)) {
		unregister_chrdev(major, "led");
		return -1;
	}
	
	return 0;
}

/* 6. 有入口函數就應該有出口函數：卸載驅動程序時，就會去調用這個出口函數           */
static void __exit led_exit(void)
{
	class_destroy(led_class);
	unregister_chrdev(major, "led");
}


/* 7. 其他完善：提供設備信息，自動創建設備節點                                     */

module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

驅動程序leddrv.c需要說明的

該程序是個ko文件，別的ko需要用到該程序裏的函數時，需要使用EXPORT_SYMBOL導出！同時需要在對應.h文件中聲明！

Makefile

KERN_DIR = /home/clay/linux/qemu/kernel/100ask_imx6ull-qemu/linux-4.9.88

all:
	make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules 
	$(CROSS_COMPILE)gcc -o ledtest ledtest.c 

clean:
	make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean
	rm -rf modules.order
	rm -f ledtest


# 編譯生成3個.ko文件

obj-m += leddrv.o chipY_gpio.o board_A_led.o

Makefile需要提醒的

最後一行，因爲這一次是編譯成3個ko文件！

關於應用程序和相應的.h文件，沒有什麼需要說的，一併附在下面

leddrv.h

#ifndef _LEDDRV_H
#define _LEDDRV_H

#include "led_opr.h"

void led_class_create_device(int minor);
void led_class_destroy_device(int minor);
void register_led_operations(struct led_operations *opr);

#endif /* _LEDDRV_H */

led_opr.h

#ifndef _LED_OPR_H
#define _LED_OPR_H

struct led_operations {
	int (*init) (int which); /* 初始化LED, which-哪個LED */       
	int (*ctl) (int which, char status); /* 控制LED, which-哪個LED, status:1-亮,0-滅 */
};

#endif

ledtest.c


#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

/*
 * ./ledtest /dev/led0 on
 * ./ledtest /dev/led0 off
 */
int main(int argc, char **argv)
{
	int fd;
	char status;
	
	/* 1. 判斷參數 */
	if (argc != 3) 
	{
		printf("Usage: %s <dev> <on | off>\n", argv[0]);
		return -1;
	}

	/* 2. 打開文件 */
	fd = open(argv[1], O_RDWR);
	if (fd == -1)
	{
		printf("can not open file %s\n", argv[1]);
		return -1;
	}

	/* 3. 寫文件 */
	if (0 == strcmp(argv[2], "on"))
	{
		status = 1;
		write(fd, &status, 1);
	}
	else
	{
		status = 0;
		write(fd, &status, 1);
	}
	
	close(fd);
	
	return 0;
}

三、運行程序

編譯程序沒有問題後，運行qemu虛擬開發板，並做好準備工作！

拷貝所有的.ko和ledtest到NFS中

cp *.ko ledtest ~/linux/qemu/NFS/

在qemu終端，加載ko文件，需要注意的是，因爲有依賴關係，所以順序需要確定！board_A_led.ko文件沒有依賴，所以在前在後無所謂！而chipY_gpio.ko依賴leddrv.ko，故需要先加載leddrv.ko！

insmod board_A_led.ko
insmod leddrv.ko
insmod chipY_gpio.ko

在qemu中加載最後一個模塊時，會出現下面的提示信息，但是ctrl+c之後，似乎測試還是可以用的，不知道是怎麼回事。知道的朋友，可以在下面留言一起探討！

在qemu終端，運行應用程序打開LED0

./ledtest /dev/led0 on

led0對應的就是GPIO3_IO1引腳。

在qemu終端，運行應用程序打開LED1

./ledtest /dev/led1 on

整體程序的框架，第一次接觸確實蠻難的，但是沒關係，靜下心來慢慢理，還是可以理通的，嘻嘻，繼續加油咯，下一篇就到了設備樹！

【嵌入式Linux驅動開發】六、platform 平臺驅動模型之總線 - 設備 - 驅動

文章目錄

一、Platform平臺初探

1.1、platform平臺與platform_device/platform_driver關係

1.2、platform平臺虛擬總線

1.3、platform平臺匹配規則

1.3.1 匹配規則

1.3.2 上面只是系統規定的匹配順序，但是實際使用中匹配的常用順序是

1.4、platform函數調用關係記錄(無需徹底深入，大概搞懂即可)

二、編寫程序

三、運行程序

【正點原子I.MX6ULL驅動開發學習筆記】二、配置交叉編譯工具鏈，編譯U-boot和Linux內核源碼

【正點原子I.MX6ULL驅動開發學習筆記】一、基礎環境搭建，快速啓動開發板

爲什麼用MQTT不用TCP長連接透傳

【畢業設計】自動泊車系統（APS）記錄

【嵌入式Linux驅動開發】十五、實操Linux開發中的中斷，編寫第一個按鍵驅動程序

https://yachay.unat.edu.pe/blog/index.php?comment_area=format_blog&comment_component=blog&comment_co

linux以太網驅動總結