如何设计平台设备和驱动.docx

1、如何设计平台设备和驱动如何设计平台设备和驱动 2.6内核引入了platform机制，能够实现对设备所占用的资源进行统一管理。Platform机制抽象出了platform_device和platform_driver两个核心概念，与此相关的还有一个重要概念就是资源resource。1.1.1 资源1 描述和类型 资源resource是对设备所占用的硬件信息的抽象，目前包括I/O、内存、IRQ、DMA、BUS这5类。在内核中，用resource结构来对资源进行描述。resource结构在文件中定义，如程序清单2.35所示。程序清单2.35 resource数据结构struct resource r

2、esource_size_t start; /* 资源在CPU上的物理起始地址 */ resource_size_t end; /* 资源在CPU上的物理结束地址 */ const char *name; /* 资源名称 */ unsigned long flags; /* 资源的标志 */ struct resource *parent, *sibling, *child; /* 资源的父亲、兄弟和子资源 */; flags通常被用来表示资源的类型，可用的资源类型有IO、MEM、IRQ等，在中定义，各资源类型和定义如下：#define IORESOURCE_TYPE_BITS 0x00001

3、f00 /*资源类型 */#define IORESOURCE_IO 0x00000100#define IORESOURCE_MEM 0x00000200#define IORESOURCE_IRQ 0x00000400#define IORESOURCE_DMA 0x00000800#define IORESOURCE_BUS 0x000010002 资源定义 一个设备的资源定义可以同时包含所占用的多种资源。例如，对于一个既占用内存资源，又占用IRQ中断资源的设备，其资源定义可以如程序清单2.36所示。程序清单2.36资源定义实例#define EMC_CS2_BASE 0x1100000

4、0 /* 总线片选地址 */static struct resource ecm_ax88796b_resource = 0 = /* 内存资源 */ .start = EMC_CS2_BASE, /* 起始地址 */ .end = EMC_CS2_BASE + 0xFFF, /* 结束地址 */ .flags = IORESOURCE_MEM, /* 资源类型：IORESOURCE_MEM */ , 1 = /* IRQ资源 */ .start = IRQ_GPIO_04, .end = IRQ_GPIO_04, .flags = IORESOURCE_IRQ, /* 资源类型：IORESO

5、URCE_IRQ */ ;3 资源获取 定义了一个设备的资源后，需通过特定函数获取才能使用，这些函数在文件中定义，一共有3个函数，分别是：platform_get_resource()、platform_get_resource_byname()、platform_get_irq()和platform_get_irq_byname()。 platform_get_resource()函数用于获取指定类型的资源，函数原型如下：extern struct resource *platform_get_resource(struct platform_device *, unsigned int,

6、unsigned int); dev指向包含资源定义的platform_device结构；type表示将要获取的资源类型；num表示获取资源的数量。返回值为0表示获取失败，成功返回申请的资源地址。 platform_get_resource_byname()则是根据平台设备的设备名称获取指定类型的资源，函数原型如下：extern struct resource *platform_get_resource_byname(struct platform_device *, unsigned int, const char *); 另外，内核还单独提供了获取IRQ的接口函数platform_get

7、_irq()，实际上就是platform_get_resource()获取IORESOURCE_IRQ的封装，方便用户使用。原型如下：int platform_get_irq(struct platform_device *dev, unsigned int num); 获取设备的私有数据，可通过宏platform_get_drvdata实现：#define platform_get_drvdata(_dev) dev_get_drvdata(&(_dev)-dev)实际上是获取_dev-dev-p-driver_data，可参考程序清单2.29 device结构的定义。 platform_g

8、et_irq_byname()则可根据平台设备名称获取设备的IRQ资源，函数原型如下：extern int platform_get_irq_byname(struct platform_device *, const char *); 在驱动编写中如何实际使用这些函数，下面给出一个代码片段，如程序清单2.37所示。程序清单2.37平台资源获取和使用范例 if (!mem) res = platform_get_resource (pdev, IORESOURCE_MEM, 0); /* 获取内存资源 */ if (!res) printk(%s: get no resource !n, DR

9、V_NAME); return -ENODEV; mem = res-start; if(!irq) irq = platform_get_irq(pdev, 0); /* 获取IRQ资源 */ if (!request_mem_region (mem, AX88796B_IO_EXTENT, ax88796b) /* 申请IO内存 */ PRINTK (ERROR_MSG, PFX request_mem_region fail !); return -EBUSY; addr = ioremap_nocache(mem, AX88796B_IO_EXTENT); /* 内存映射ioremap

10、 */ if (!addr) ret = -EBUSY; goto release_region; 该范例演示了内存资源和IRQ资源的获取和使用。特别说明一下内存资源，在定义内存资源的时候，通常使用内存的物理地址，而在驱动中须转换为虚拟地址使用，所以需要进行ioremap操作，而在ioremap之前又需要先申请IO内存，所以在代码中看到的是先使用request_mem_region()函数申请IO内存，然后再通过ioremap_nocache()函数完成内存映射。1.1.2 平台设备 并不是任何设备都可以抽象成为platform_device。platform_device是在系统中以独立实体

11、出现的设备，包括传统的基于端口的设备、主机到外设的总线以及大部分片内集成的控制器等。这些设备的一个共同点是CPU都可以通过总线直接对它们进行访问。在极少数情况下，一个platform_device可能会经过一小段其它总线，但是它的寄存器依然可以被CPU直接访问。1 platform_device 用于描述平台设备的数据结构是platform_device，在文件中定义，如程序清单2.38所示。程序清单2.38 platform_device数据结构struct platform_device const char * name; /* 设备名称 */ int id; /* 设备ID */ st

12、ruct device dev; /* 设备的device数据结构 */ u32 num_resources; /* 资源的个数 */ struct resource * resource; /* 设备的资源 */ const struct platform_device_id *id_entry; /* 设备ID入口 */ /*体系结构相关的附加项*/ struct pdev_archdata archdata; /* 体系结构相关的数据 */; name是设备的名称，用于与platform_driver进行匹配绑定，resourse用于描述设备的资源如地址、IRQ等。2 分配platfor

13、m_device结构 注册一个platform_device之前，必须先定义或者通过platform_device_alloc()函数为设备分配一个platform_device结构，platform_device_alloc()函数原型如下：struct platform_device *platform_device_alloc(const char *name, int id);3 添加资源 通过platform_device_alloc()申请得到的platform_device结构，必须添加相关资源和私有数据才能进行注册。添加资源的函数是platform_device_add_res

14、ources：int platform_device_add_resources(struct platform_device *pdev, const struct resource *res, unsigned int num); 添加私有数据的函数是platform_device_add_data：int platform_device_add_data(struct platform_device *pdev, const void *data, size_t size);4 注册和注销platform_device 申请到platform_device结构后，可以通过platform

15、_device_register()往系统注册，platform_device_register()函数原型如下：int platform_device_register(struct platform_device *pdev); platform_device_register()只能往系统注册一个platform_device，如果有多个platform_device，可以用platform_add_devices()一次性完成注册，platform_add_devices()函数原型如下：int platform_add_devices(struct platform_device *

16、devs, int num); 通过platform_device_unregister()可以注销系统的platform_device，platform_device_unregister()函数原型如下：void platform_device_unregister(struct platform_device *pdev); 如果已经定义了设备的资源和私有数据，可以用platform_device_register_resndata()一次性完成数据结构申请、资源和私有数据添加以及设备注册：struct platform_device *_init_or_module platform_

17、device_register_resndata( struct device *parent, const char *name, int id, const struct resource *res, unsigned int num, const void *data, size_t size); platform_device_register_simple()函数是platform_device_register_resndata()函数的简化版，可以一步实现分配和注册设备操作，platform_device_register_simple()函数原型如下：static inline

18、 struct platform_device *platform_device_register_simple( const char *name, int id, const struct resource *res, unsigned int num);实际上就是：platform_device_register_resndata(NULL, name, id, res, num, NULL, 0)。 在文件还提供了更多的platform_device相关的操作接口函数，在有必要的时候可以查看并使用。5 向系统添加平台设备的流程 向系统添加一个平台设备，可以通过两种方式完成： 方式1：定

19、义资源，然后定义platform_device结构并初始化；最后注册； 方式2：定义资源，然后动态分配一个platform_device结构，接着往结构添加资源信息，最后注册。 两种方式归纳如图2.7所示。图2.7添加平台设备的方式1.1.3 平台驱动1 platform_driver platform_driver是device_driver的封装，提供了驱动的probe和remove方法，也提供了与电源管理相关的shutdown和suspend等方法，如程序清单2.39所示。程序清单2.39platform_driver数据结构struct platform_driver int (*pr

20、obe)(struct platform_device *); /* probe方法 */ int (*remove)(struct platform_device *); /* remove方法 */ void (*shutdown)(struct platform_device *); /* shutdown方法 */ int (*suspend)(struct platform_device *, pm_message_t state); /* suspend方法 */ int (*resume)(struct platform_device *); /* resume方法 */ str

21、uct device_driver driver; /* 设备驱动 */ const struct platform_device_id *id_table; /* 设备的ID表 */; Platform_driver有5个方法： probe成员指向驱动的探测代码，在probe方法中获取设备的资源信息并进行处理，如进行物理地址到虚拟地址的remap，或者申请中断等操作，与模块的初始化代码不同； remove成员指向驱动的移除代码，进行一些资源释放和清理工作，如取消物理地址与虚拟地址的映射关系，或者释放中断号等，与模块的退出代码不同； shutdown成员指向设备被关闭时的实现代码； suspe

22、nd成员执行设备挂起时候的处理代码； resume成员执行设备从挂起中恢复的处理代码。 2 注册和注销platform_driver 注册和注销platform_driver的函数分别是platform_driver_register()和platform_driver_unregister()，函数原型分别如下：int platform_driver_register(struct platform_driver *drv);void platform_driver_unregister(struct platform_driver *drv); 另外，platform_driver_pro

23、be()函数也能完成设备注册，原型如下： int platform_driver_probe(struct platform_driver *driver, int (*probe)(struct platform_device *); 如果已经明确知道一个设备不支持热插拔，可以在_init断代码中调用platform_driver_probe()函数，以减少运行时对内存的消耗。如程序清单2.40所示代码是中的范例，可以参考。程序清单2.40使用platform_driver_probe的范例int _init init_module(void) int retval; ne_add_devi

24、ces(); retval = platform_driver_probe(&ne_driver, ne_drv_probe); if (retval) if (io0 = 0) printk(KERN_NOTICE ne.c: You must supply io=0xNNN value(s) for ISA cards.n); ne_loop_rm_unreg(1); return retval; /* Unregister unused platform_devices. */ ne_loop_rm_unreg(0); return retval;注意：在设备驱动模型中已经提到，bus根

25、据驱动和设备的名称寻找匹配的设备和驱动，因此注册驱动必须保证platform_driver的driver.name字段必须和platform_device的name相同，否则无法将驱动和设备进行绑定而注册失败。1.1.4 平台驱动与普通驱动的差异 基于platform机制编写的驱动与普通字符驱动，只是在框架上有差别，驱动的实际内容是差不多相同的，如果有必要的话，一个普通驱动很容易就可被改写为platform驱动。图2.8是普通字符驱动与平台驱动的框架对照。图2.8普通驱动与平台驱动对比 可以看到，将一个普通字符驱动改写为平台驱动，驱动各方法方法的实现以及fops定义都是一样的，不同之处是框架结

26、构发生了变化，资源的申请和释放等代码的位置发生了变化： 资源申请、设备注册等从普通字符驱动的模块初始化部分移到了平台驱动的probe方法，对于特殊情况，也可以继续放在模块初始化代码中； 设备注销、资源释放等从普通字符驱动的模块退出代码移到了平台驱动的remove方法。 平台驱动还增加了资源定义和初始化、平台设备和驱动的定义和初始化，以及驱动必要方法的实现等。 平台驱动的模块初始化代码可以很简单，几乎只需简单的调用平台设备注册和注销的接口函数。1.1.5 平台驱动范例 前面已经提到过，采用platform方式编程，能够很好的将资源与驱动分开，便于程序移植和驱动复用。本节继续以LED为例，用pla

27、tform方式重新实现LED驱动，实现与第2.5.4小节驱动相同的功能。 为了演示资源和驱动分离，本例将驱动分为如下两个模块： led_platform模块：实现资源定义和platform设备注册； led_drv模块：通过platform方式实现LED驱动。 在使用的时候，须依次插入led_platform和led_drv，才能生成设备节点。1 led_platform模块 led_platform模块只有led_platform.c一个文件。该文件实现了LED资源定义，并向系统注册了一个led platform设备，代码如程序清单2.41所示。程序清单2.41led_platform.c参

28、考代码 1 #include 2 #include 3 #include 4 #include 5 6 #define GPIO_LED_PIN_NUM 55 /* gpio 1_23 */ 7 8 /* 定义LED资源 */ 9 static struct resource led_resources = 10 0 = 11 .start = GPIO_LED_PIN_NUM, 12 .end = GPIO_LED_PIN_NUM, 13 .flags = IORESOURCE_IO, 14 , 15 ; 16 17 static void led_platform_release(stru

29、ct device *dev) 18 19 return; 20 21 22 /* 定义平台设备 */ 23 static struct platform_device led_platform_device = 24 .name = led, /* platform_driver中，.name必须与该名字相同 */ 25 .id = -1, 26 .num_resources = ARRAY_SIZE(led_resources), 27 .resource = led_resources, 28 .dev = 29 /* Device led does not have a release

30、() function, it is broken and must be fixed. */ 30 .release = led_platform_release, 31 .platform_data = NULL, 32 , 33 ; 34 35 static int _init led_platform_init(void) 36 37 int ret; 38 39 ret = platform_device_register(&led_platform_device); 40 if (ret 0) 41 platform_device_put(&led_platform_device);