platform总线是学习linux驱动必须要掌握的一个知识点。

本文参考已发布：Linux 3.14内核

一、概念

嵌入式系统中有很多的物理总线：I2c、SPI、USB、uart、PCIE、APB、AHB

linux从2.6起就加入了一套新的驱动管理和注册的机制platform平台总线，是一条虚拟的总线,并不是一个物理的总线。

相比 PCI、USB，它主要用于描述SOC上的片上资源。platform 所描述的资源有一个共同点：在CPU 的总线上直接取址。

平台设备会分到一个名称（用在驱动绑定中）以及一系列诸如地址和中断请求号（IRQ）之类的资源。

设备用platform_device表示，驱动用platform_driver进行注册。

与传统的bus/device/driver机制相比，platform由内核进行统一管理，在驱动中使用资源，提高了代码的安全性和可移植性。

二、platform

1. platform总线两个最重要的结构体

platform维护的所有的驱动都必须要用该结构体定义：

platform_driver

structplatform_driver{
int(*probe)(structplatform_device*);//
int(*remove)(structplatform_device*);
void(*shutdown)(structplatform_device*);
int(*suspend)(structplatform_device*,pm_message_tstate);
int(*resume)(structplatform_device*);
structdevice_driverdriver;
conststructplatform_device_id*id_table;
boolprevent_deferred_probe;
};

该结构体，用于注册驱动到platform总线，

成员	含义
probe	当驱动和硬件信息匹配成功之后，就会调用probe函数，驱动所有的资源的注册和初始化全部放在probe函数中
remove	硬件信息被移除了，或者驱动被卸载了，全部要释放，释放资源的操作就放在该函数中
struct device_driver driver	内核维护的所有的驱动必须包含该成员，通常driver->name用于和设备进行匹配
const struct platform_device_id *id_table	往往一个驱动可能能同时支持多个硬件，这些硬件的名字都放在该结构体数组中

我们编写驱动的时候往往需要填充以上几个成员

platform_device

platform总线用于描述设备硬件信息的结构体，包括该硬件的所有资源（io，memory、中断、DMA等等）。

structplatform_device{
constchar*name;
intid;
boolid_auto;
structdevicedev;
u32num_resources;
structresource*resource;

conststructplatform_device_id*id_entry;

/*MFDcellpointer*/
structmfd_cell*mfd_cell;

/*archspecificadditions*/
structpdev_archdataarchdata;
};

成员	含义
const char*name	设备的名字，用于和驱动进行匹配的
struct devicedev	内核中维护的所有的设备必须包含该成员，
u32num_resources	资源个数
struct resource*resource	描述资源

struct devicedev->release()必须实现，

其中描述硬件信息的成员struct resource

0x139d0000

structresource{
resource_size_tstart;//表示资源的起始值，
resource_size_tend;//表示资源的最后一个字节的地址，如果是中断，end和satrt相同
constchar*name;//可不写
unsignedlongflags;//资源的类型
structresource*parent,*sibling,*child;
};
flags的类型说明

#defineIORESOURCE_MEM0x00000200//内存
#defineIORESOURCE_IRQ0x00000400//中断

内核管理的所有的驱动，都必须包含一个叫struct device_driver成员， //男性描述的硬件，必须包含struct device结构体成员。 //女性

structdevice_driver{
constchar*name;
structbus_type*bus;

structmodule*owner;
constchar*mod_name;/*usedforbuilt-inmodules*/

boolsuppress_bind_attrs;/*disablesbind/unbindviasysfs*/

conststructof_device_id*of_match_table;
conststructacpi_device_id*acpi_match_table;

int(*probe)(structdevice*dev);
int(*remove)(structdevice*dev);
void(*shutdown)(structdevice*dev);
int(*suspend)(structdevice*dev,pm_message_tstate);
int(*resume)(structdevice*dev);
conststructattribute_group**groups;

conststructdev_pm_ops*pm;

structdriver_private*p;
};

其中：

constchar*name;

用于和硬件进行匹配。

内核描述硬件，必须包含struct device结构体成员：

structdevice{
structdevice*parent;

structdevice_private*p;

structkobjectkobj;
constchar*init_name;/*initialnameofthedevice*/
conststructdevice_type*type;

structmutexmutex;/*mutextosynchronizecallsto
*itsdriver.
*/

structbus_type*bus;/*typeofbusdeviceison*/
structdevice_driver*driver;/*whichdriverhasallocatedthis
device*/
void*platform_data;/*Platformspecificdata,device
coredoesn'ttouchit*/
structdev_pm_infopower;
structdev_pm_domain*pm_domain;

#ifdefCONFIG_PINCTRL
structdev_pin_info*pins;
#endif

#ifdefCONFIG_NUMA
intnuma_node;/*NUMAnodethisdeviceiscloseto*/
#endif
u64*dma_mask;/*dmamask(ifdma'abledevice)*/
u64coherent_dma_mask;/*Likedma_mask,butfor
alloc_coherentmappingsas
notallhardwaresupports
64bitaddressesforconsistent
allocationssuchdescriptors.*/

structdevice_dma_parameters*dma_parms;

structlist_headdma_pools;/*dmapools(ifdma'ble)*/

structdma_coherent_mem*dma_mem;/*internalforcoherentmem
override*/
#ifdefCONFIG_DMA_CMA
structcma*cma_area;/*contiguousmemoryareafordma
allocations*/
#endif
/*archspecificadditions*/
structdev_archdataarchdata;

structdevice_node*of_node;/*associateddevicetreenode*/
structacpi_dev_nodeacpi_node;/*associatedACPIdevicenode*/

dev_tdevt;/*dev_t,createsthesysfs"dev"*/
u32id;/*deviceinstance*/

spinlock_tdevres_lock;
structlist_headdevres_head;

structklist_nodeknode_class;
structclass*class;
conststructattribute_group**groups;/*optionalgroups*/

void(*release)(structdevice*dev);
structiommu_group*iommu_group;

booloffline_disabled:1;
booloffline:1;
};

其中：

void(*release)(structdevice*dev);

不能为空。

2. 如何注册

要用注册一个platform驱动的步骤

1）注册驱动platform_device_register

/**
*platform_device_register-addaplatform-leveldevice
*@pdev:platformdevicewe'readding
*/
intplatform_device_register(structplatform_device*pdev)
{
device_initialize(&pdev->dev);
arch_setup_pdev_archdata(pdev);
returnplatform_device_add(pdev);
}

2） 注册设备platform_driver_register

#defineplatform_driver_register(drv)\
__platform_driver_register(drv,THIS_MODULE)

三、举例

1. 开发步骤

platform 总线下驱动的开发步骤是：

设备

需要实现的结构体是：platform_device 。

1）初始化 resource 结构变量

2）初始化 platform_device 结构变量

3）向系统注册设备：platform_device_register。

以上三步，必须在设备驱动加载前完成，即执行platform_driver_register（）之前，原因是驱动注册时需要匹配内核中所有已注册的设备名。

platform_driver_register（）中添加device到内核最终还是调用的device_add函数。

Platform_device_add和device_add最主要的区别是多了一步insert_resource（p, r），即将platform资源（resource）添加进内核，由内核统一管理。

驱动

驱动注册中，需要实现的结构体是：platform_driver 。

在驱动程序的初始化函数中，调用了platform_driver_register（）注册 platform_driver 。

需要注意的是：platform_driver 和 platform_device 中的 name 变量的值必须是相同的【在不考虑设备树情况下，关于设备树，后面会写新的文章详细讲述】 。

这样在 platform_driver_register（） 注册时，会将当前注册的 platform_driver 中的 name 变量的值和已注册的所有 platform_device 中的 name 变量的值进行比较，只有找到具有相同名称的 platform_device 才能注册成功。

当注册成功时，会调用 platform_driver 结构元素 probe 函数指针。

实例1

本例比较简单，只用于测试platform_driver 和platform_device是否可以匹配成功。

左边是platform_device结构体注册的代码，右边是platform_driver结构体注册的代码。

platform_driver 定义和注册：

1#include<linux/init.h>
2#include<linux/module.h>
3#include<linux/platform_device.h>
4#include<linux/ioport.h>
5
6staticinthello_probe(structplatform_device*pdev)
7{
8printk("matchok\n");
9return0;
10}
11staticinthello_remove(structplatform_device*pdev)
12{
13printk("hello_remove\n");
14return0;
15}
16staticstructplatform_driverhello_driver=
17{
18.probe=hello_probe,
19.driver.name="duang",
20.remove=hello_remove,
21};
22staticinthello_init(void)
23{
24printk("hello_init\n");
25returnplatform_driver_register(&hello_driver);
26}
27staticvoidhello_exit(void)
28{
29printk("hello_exit\n");
30platform_driver_unregister(&hello_driver);
31return;
32}
33MODULE_LICENSE("GPL");
34module_init(hello_init);
35module_exit(hello_exit);

platform_device定义和注册：

1#include<linux/init.h>
2#include<linux/module.h>
3#include<linux/platform_device.h>
4#include<linux/ioport.h>
5
6staticvoidhello_release(structdevice*dev)
7{
8return;
9}
10staticstructplatform_devicehello_device=
11{
12.name="duang",
13.id=-1,
14.dev.release=hello_release,
15};
16
17
18staticinthello_init(void)
19{
20printk("hello_init\n");
21returnplatform_device_register(&hello_device);
22
23}
24staticvoidhello_exit(void)
25{
26printk("hello_exit\n");
27platform_device_unregister(&hello_device);
28return;
29}
30MODULE_LICENSE("GPL");
31module_init(hello_init);
32module_exit(hello_exit);

该程序只用于测试platform框架是否可以成功匹配，struct platform_device hello_device 并没有设置任何硬件信息。

Makfile

1ifneq($(KERNELRELEASE),)
2obj-m:=device.odriver.o
3else
4KDIR:=/lib/modules/$(shelluname-r)/build
5PWD:=$(shellpwd)
6all:
7make-C$(KDIR)M=$(PWD)modules
8clean:
9rm-f*.ko*.o*.mod.o*.symvers*.cmd*.mod.c*.order
10endif

该makefile可以同时将两个C文件编译成ko文件。

编译：

编译

编译生成的文件：

在这里插入图片描述

加载模块

清空log信息
sudodmesg-c

匹配成功

实例2

给结构体platform_device 增加硬件信息，并在内核中能够读取出来。本例向结构体hello_device 增加信息如下：

1. 基址寄存器地址0x139d0000，该地址的空间是0x4
2. 中断号199【注意】实际的内核中会把外设的中断号根据HW id（通常soc厂商设备soc的时候会给每一个中断源定义好唯一的ID）计算出一个新的中断号，该中断号会被cpu所识别。

device.c

structresourceres[]={
[0]={
.start=0x139d0000,
.end=0x139d0000+0x3,
.flags=IORESOURCE_MEM,
},

[1]={
.start=199,
.end=199,
.flags=IORESOURCE_IRQ,
},
};
staticstructplatform_devicehello_device=
{
.name="duang",
.id=-1,
.dev.release=hello_release,
.num_resources=ARRAY_SIZE(res),
.resource=res,
};

driver.c

staticinthello_probe(structplatform_device*pdev)
{
printk("matchok\n");

printk("mem=%x\n",pdev->resource[0].start);
printk("irq=%d\n",pdev->resource[1].start);

//注册中断、申请内存
return0;
}

重新编译，卸载第一个例子的模块，并清除log：

make
sudormmoddevice
sudormmoddriver
sudodmesg-c

执行

由结果可知，probe函数正确读取到了硬件信息。

四、platform_device是如何管理的？

1. 没有设备树

在没有设备树的时候，以三星Cortex-A8 s5pc100为例，硬件信息放在以下位置

arch\arm\mach-s5pc100\Mach-smdkc100.c
arch\arm\plat-samsung\

注册platform_deviceplatform_device定义

该数组存放了，内核启动需要初始化的硬件的信息。

2. 如果有设备树

内核会有设备初始化的完整代码，会在内核启动的时候把设备树信息解析初始化，把硬件信息初始化到对应的链表中。在总线匹配成功后，会把硬件的信息传递给probe()函数。

四、总线相关的其他的知识点

1. 内核总线相关结构体变量

内核维护的所有的总线都需要用以下结构体注册一个变量。

structbus_type{
constchar*name;
constchar*dev_name;
structdevice*dev_root;
structdevice_attribute*dev_attrs;/*usedev_groupsinstead*/
conststructattribute_group**bus_groups;
conststructattribute_group**dev_groups;
conststructattribute_group**drv_groups;

int(*match)(structdevice*dev,structdevice_driver*drv);
int(*uevent)(structdevice*dev,structkobj_uevent_env*env);
int(*probe)(structdevice*dev);
int(*remove)(structdevice*dev);
void(*shutdown)(structdevice*dev);

int(*online)(structdevice*dev);
int(*offline)(structdevice*dev);

int(*suspend)(structdevice*dev,pm_message_tstate);
int(*resume)(structdevice*dev);

conststructdev_pm_ops*pm;

structiommu_ops*iommu_ops;

structsubsys_private*p;
structlock_class_keylock_key;
};

platform总线变量的定义struct bus_type platform_bus_type定义如下：

structbus_typeplatform_bus_type={
.name="platform",
.dev_groups=platform_dev_groups,
.match=platform_match,
.uevent=platform_uevent,
.pm=&platform_dev_pm_ops,
};

其中最重要的成员是**.match**。

当有设备的硬件信息注册到platform_bus_type 总线的时候，会遍历所有platform总线维护的驱动，通过名字来匹配，如果相同，就说明硬件信息和驱动匹配，就会调用驱动的platform_driver ->probe函数,初始化驱动的所有资源，让该驱动生效。

当有设备的驱动注册到platform_bus_type 总线的时候，会遍历所有platform总线维护的硬件信息，通过名字来匹配，如果相同，就说明硬件信息和驱动匹配，就会调用驱动的platform_driver ->probe函数,初始化驱动的所有资源，让该驱动生效。

注册位置

drivers\base\Platform.c

platform_bus_type的注册

五、注册代码流程详解

捋架构的好处，就是可以帮助我们定位问题

1. match函数何时被调用到？

2. probe函数何时被调用到

以下是上述两个问题代码的调用流程：

代码调用流程

后面我们会再详细介绍设备树。

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