Linux平台设备和驱动

一 platform总线

一个现实的linux设备驱动通常需要挂接在一种总线上，对于本身依附于PCI，USB，IIC，SPI等的设备而言，这自然不是问题，但是在嵌入式系统里面，SOC系统中集成的独立的外设控制器，挂接在SOC内存空间的外设等确不依附于此类总线。基于这一背景，linux发明了一种虚拟的总线，称为platform总线，相应的设备称为platform_device,而驱动成为platform_driver.Platform总线是linux2.6内核加的一种虚拟总线。
Linux platform driver机制和传统的device driver 机制(通过driver_register函数进行注册)相比，一个十分明显的优势在于platform机制将设备本身的资源注册进内核，由内核统一管理，在驱动程序中使用这些资源时通过platform device提供的标准接口进行申请并使用。这样提高了驱动和资源管理的独立性，并且拥有较好的可移植性和安全性(这些标准接口是安全的)。

二 平台设备的驱动软件设计流程

三 平台设备

3.1 用于描述平台设备的数据结构是platform_device, 在”linux/platform_device.h”文件中定义，程序清单如下所示：

struct platform_device{
const char      *name;           //设备名字
int             id;             //设备ID
struct 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
struct pdev_archdata archdata;   //体系结构相关的数据
};

3.2 分配platform_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。原型如下：

struct platform_device *platform_device_alloc(const char *name,int id);

3.3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注册。添加资源的函数是platform_device_add_resources：

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)

3.4 注册和注销platform_device
申请到platform_device结构后，可以通过platform_device_register()往系统进行注册。原型如下：

int platform_device_register(struct platform_device *pdev);

上述函数只能注册一个platform_device，如果有多个platform_device,则可以用platform_add_devcies()一次性完成注册，原型如下：

int platform_add_devices(struct platform_device  *devs,int num);

通过platform_device_unregister()可以注销系统的plat_device.原型如下：

void platform_unresigner(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_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 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\Linux/platform_device.h/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。
3.5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。
如下图所示：

四 平台驱动

4.1platform_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

struct platform_driver {
int (*probe)(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 */
struct 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；
 suspend 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
4.2注册和注销平台设备
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_probe()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。如下程序清单所示代码是

int __init init_module(void)
{
int retval;
ne_add_devices();
retval = platform_driver_probe(&ne_driver, ne_drv_probe);
if (retval) {
if (io[0] == 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。