linux驱动移植的重要数据结构

转载：http://www.embeddedlinux.org.cn/html/jishuzixun/201304/14-2538.html

对于嵌入式 Linux 系统来说，有各种体系结构的处理器和硬件平台，并且用户需要根据需求自己定制硬件板。只要是硬件平台有些变化，即使非常小，可能也需要做一些移植工作。内核移植是嵌入式Linux系统中最常见的一项工作。

内核移植工作主要是修改跟硬件平台相关的代码，一般不涉及 Linux 内核通用的程序。

移植的难度也取决于两种硬件平台的差异。Linux 对于特定的硬件平台的软件就叫作 BSP

（Board Support Package）。

由于 Linux 内核具备可移植性的特点，并且已经支持了各种体系结构的很多种目标板，

我们很容易从中找到跟自己硬件类似的目标板。参考内核已经支持的目标板来移植 BSP，就

如同使用模板开发程序。

因此，移植linux内核的过程大多数情况下就是移植BSP的过程。三星公司提供了smdk24xx开发板的BSP。对于mini2440开发板来说，移植linux内核，只要修改smdk24xx开发板的BSP使该linux支持mini2440开发板就可以了。

linux内核源代码的ARCH目录存放的是体系结构相关的代码，对于每个架构的CPU，arm目录下都有一个对应的目录，比如arch/arm、arch/i386。而arm架构的处理器种类又有很多，所以，在arch/arm目录下对于每种arm架构处理器也有一个对应的子目录，比如arch/arm/mach-s3c2440、arch/arm/mach-s3c2410等。在arch/arm目录下有一个plat-s3c24xx目录，根据目录名它应该是与s3c24xx系列处理器的平台设备相关的一个目录。注意，所谓的"平台设备"并不是与字符设备、块设备和网络设备并列的概念，而是linux系统描述设备的一个附加手段。在plat-s3c24xx目录下有一个common-smdk.c文件，根据文件名，它应该是三星公司的smdk24xx系列开发板都需要的一个文件。在移植驱动的时候经常需要修改arch/arm/plat-s3c24xx/common-smdk.c文件。对于arch/arm/mach-s3c2440目录，它是专门用来保存 S3C2410 系列处理器平台相关程序，其中 Kconfig 和 Makefile 是用于内核配置编译的。其他文件分为 2 类，一类是处理器通

用的，例如：clock.c clock.h cpu.c cpu.h s3c2410.c s3c2410.h等；另一类是目标板相关的，例如：bast.h bast-irq.c mach-bast.c等。在这些文件中，实现了处理器和目标板相关的一些定义和初始化函数。还有些相关的定义包含在 include/asm-arm/arch-s3c2410/下的头文件中。

linux内核中对于每种支持的开发板都会使用宏MACHINE_START、MACHINE_END来定义一个machine_desc结构。MACHINE_START、MCHINE_END的定义如下：

（1）/*include/asm-arm/mach/arch.h */

#define MACHINE_START(_type,_name)          \

static const struct machine_desc __mach_desc_##_type    \

__used                         \

__attribute__((__section__(".arch.info.init"))) = {    \

.nr     = MACH_TYPE_##_type,        \

.name       = _name,

#define MACHINE_END             \

};

在arch/arm/mach-s3c2410/mach-smdk2440.c中可以找到SMDK2440开发板的定义如下：

MACHINE_START(S3C2440, "SMDK2440")

.phys_io    = S3C2410_PA_UART,

.io_pg_offst    = (((u32)S3C24XX_VA_UART) >> 18) & 0xfffc,

.boot_params    = S3C2410_SDRAM_PA + 0x100,

.init_irq   = s3c24xx_init_irq,

.map_io     = smdk2440_map_io,

.init_machine   = smdk2440_machine_init,

.timer      = &s3c24xx_timer,

MACHINE_END

把MACHINE_START、MACHINE_END扩展开来就是定义了一个名为__mach_desc_S3C2440的结构体变量：

const struct machine_desc __mach_desc_S3C2440 __used

__attribute__((__section__(".arch.info.init"))) =

{

.nr    = MACH_TYPE_S3C2440,             //开发板的机器类型ID

.name    = "SMDK2440",                   //开发板名称

.phys_io    = S3C2410_PA_UART,              //起始IO物理地址

.io_pg_offst    = (((u32)S3C24XX_VA_UART) >> 18) & 0xfffc,

.boot_params    = S3C2410_SDRAM_PA + 0x100, //内核启动参数的地址

.init_irq   = s3c24xx_init_irq,         //中断初始化函数

.map_io     = smdk2440_map_io,          //IO映射函数（在这里修改时钟频率）

.init_machine   = smdk2440_machine_init,

.timer      = &s3c24xx_timer,

};

MACH_TYPE_S3C2440可以看作是系统平台号，它包含在include/asm- arm/mach-types.h头文件中，不过这个头文件是在配置内核或编译内核时自动生成的，所以不能更改。。真正系统平台号

的定义位置在arch/arm/tools/mach-types文件中。

# machine_is_xxx        CONFIG_xxxx      MACH_TYPE_xxx       number

s3c2440          ARCH_S3C2440           S3C2440          362

arch/arm/tools/mach-types中每一行定义一个系统平台号。 "machine_is_xxx"是用来判断当前的平台号是否正确的函数； "CONFIG_xxxx"是在内核配置时生成的； "MACH_TYPE_xxx"

是系统平台号的定义； "number"是系统平台的值。 __mach_desc_S3C2440结构体中的函数将在内核启动过程中，完成系统平台的初始化工作

对于具有相同处理器的系统平台，并不需要对每一个平台都编写一个BSP，如果他们的外围接口电路基本相同，也许只需修改一些数据的定义，修改几个函数的参数就可以了。

（2）linux设计了一个通用的数据结构resource来描述各种I/O资源（比如，IO端口，DMA，中断等）

include/linux/ioport.h

struct resource

{
 resource_size_t start;
 resource_size_t end;
 const char *name;
 unsigned long flags;
 struct resource *parent, *sibling, *child;
};

flags：资源标记，用于标识各种资源，例如IORESOURCE_MEM表示内存资源，IORESOURCE_IRQ表示中断资源

对于内存资源，start表示内存起始物理地址,end:表示内存末尾物理地址

对于中断资源，start表示起始中断号，end表示最后一个中断号

常用资源数组来表示一个设备所拥有的各类资源，比如s3c2440的片内LCD控制器拥有的资源如下

static struct resource s3c_lcd_resource[]=

{

[0]={

.start=S3C24XX_PA_LCD,

.end=S3C24XX_PA_LCD+S3C24XX_SZ_LCD-1,

.flags=IORESOURCE_MEM,

}

[1]={

.start=IRQ_LCD,

.end=IRQ_LCD,

.flags=IORESOURCE_IRQ,

}

};

其中S3C24XX_PA_LCD被定义为0x4D000000，S3C24XX_SZ_LCD被定义为1M。所以，在这里给LCD控制器分配的物理地址空间范围为0x4D000000～0x4D0FFFFF，这些是LCD控制器各寄存器使用的地址，但实际上LCD控制器的寄存器地址的范围为0x4D000000~0x4D000060,使用0x4D000000和0x4D000060给他们赋值也应该是可以的。IRQ_LCD算得是32，它会将GPG4引脚设为LCD_PWREN功能，因为GPG4为LCD_PWREN/EINT12复用。

（3）在内核文件include/linux/platform_device.h中，定义了两个数据结构来表示设备和驱动程序：platform_device结构用来描述设备的名称、ID、所占用的资源（比如内存地址/大小、中断号）等；platform_driver结构用来描述各种操作函数，比如枚举函数、移除设备函数、驱动名称等。

//平台设备

struct platform_device

{

const char * name;         //设备名

int     id;

struct device   dev;

u32     num_resources;      // 设备所使用的各类资源数量

struct resource * resource; // 设备的资源数组

struct platform_device_id   *id_entry;

struct pdev_archdata    archdata;

};

//平台驱动

struct platform_driver

{

int (*probe)(struct platform_device *);     //探测

int (*remove)(struct platform_device *);        //移除

void (*shutdown)(struct platform_device *); //关闭

int (*suspend)(struct platform_device *, pm_message_t state);//挂起

int (*resume)(struct platform_device *);        //恢复

//描述驱动的名称(name)和属主(owner)等信息

struct device_driver driver;

struct platform_device_id *id_table;

};

内核启动后，首先构造链表将描述设备的platform_device构造组织起来，得到一个设备的列表；当加载某个驱动程序的platform_driver结构时，使用一些匹配函数来检查驱动程序能否支持这些设备，常用的检查方法很简单：比较驱动程序和设备的名称。

以S3C2440开发板为例，在arch/arm/mach-s3c2440/mach-smdk2440.c中定义了如下设备：

static struct platform_device *smdk2440_devices[] __initdata =

{

&s3c_device_usb,        //USB控制器

&s3c_device_lcd,        //LCD控制器

&s3c_device_wdt,        //看门狗

&s3c_device_i2c,

&s3c_device_iis,

};

在arch/arm/plat-s3c24xx/common-smdk.c中定义了如下设备：

static struct platform_device __initdata *smdk_devs[] =

{

&s3c_device_nand,   //NAND FLASH

&smdk_led4,

&smdk_led5,

&smdk_led6,

&smdk_led7,

};