设备模型(device-model)之平台总线（bus），驱动（driver），设备（device）

关于关于驱动设备模型相关概念请参考《Linux Device Drivers》等相关书籍，和内核源码目录...\Documentation\driver-model

简单来说总线（bus），驱动（driver），设备（device）这三者之间的关系就是：驱动开发者可以通过总线（bus）来将驱动（driver）和设备（device）进行隔离，这样的好处就是开发者可以将相对稳定不变的驱动（driver）独立起来，可以通过总线（bus）来桥接与之匹配的设备（device）。设备（device）只需要提供与硬件相关的底层硬件的配置，如io,中断等。

platform.c 提供了一个平台总线（platform_bus）,和注册平台设备（platform_device）和平台驱动（platform_driver）的相关接口，其中平台总线（platform_bus）已经编进内核，开发者只需要提供平台设备（platform_device）和平台驱动（platform_driver）的相关代码就行了。

在linux源码目录\drivers\input\keyboard下，提供了一个gpio_keys.c的平台驱动（platform_driver）,这个就是一个简单地按键驱动，检测到按键状态，上报给输入子系统。

因此，开发者需要做的就是提供一个平台设备（platform_device），以向平台驱动（platform_driver）提供相关的硬件配置，如按键IO，中断号，按键码等等。

gpio_keys.c （不用任何改动）

 /*
  * Driver for keys on GPIO lines capable of generating interrupts.
  *
  * Copyright 2005 Phil Blundell
  *
  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
  * published by the Free Software Foundation.
  */

 #include <linux/module.h>
 #include <linux/version.h>

 #include <linux/init.h>
 #include <linux/fs.h>
 #include <linux/interrupt.h>
 #include <linux/irq.h>
 #include <linux/sched.h>
 #include <linux/pm.h>
 #include <linux/sysctl.h>
 #include <linux/proc_fs.h>
 #include <linux/delay.h>
 #include <linux/platform_device.h>
 #include <linux/input.h>
 #include <linux/irq.h>
 #include <linux/gpio_keys.h>

 #include <asm/gpio.h>

 static irqreturn_t gpio_keys_isr(int irq, void *dev_id)
 {
     int i;
     /* [cgw]: 在gpio_keys_probe()中调用了request_irq(..., pdev),
      * 因此dev_id指向了platform_device *pdev，通过dev_id间接传递
      * platform_device *指针
      */
     struct platform_device *pdev = dev_id;
     /* [cgw]: 当platform_device 和 platform_driver匹配时，会通过
      * probe()传递platform_device进来。在注册platform_device时，
      * platform_device.dev.platform_data必须指向gpio_keys_platform_data *
      */
     struct gpio_keys_platform_data *pdata = pdev->dev.platform_data;
     /* [cgw]: probe()中已分配了一个struct input_dev，并通过platform_set_drvdata()
      * 设置platform_device->dev->driver_data = input;
      */
     struct input_dev *input = platform_get_drvdata(pdev);

     /* [cgw]: 轮询pdata->nbuttons个按键 */
     for (i = ; i < pdata->nbuttons; i++) {
         struct gpio_keys_button *button = &pdata->buttons[i];
         int gpio = button->gpio;

         /* [cgw]: 某个gpio发生了中断 */
         if (irq == gpio_to_irq(gpio)) {
             /* [cgw]: 获得按键类型 */
             unsigned int type = button->type ?: EV_KEY;
             /* [cgw]: 获取按键状态 */
             int state = (gpio_get_value(gpio) ?  : ) ^ button->active_low;
             /* [cgw]: 发送按键事件 */
             input_event(input, type, button->code, !!state);
             /* [cgw]: 发送同步事件 */
             input_sync(input);
         }
     }

     return IRQ_HANDLED;
 }

 static int __devinit gpio_keys_probe(struct platform_device *pdev)
 {
     /* [cgw]: 在gpio_keys_probe()中调用了request_irq(..., pdev),
      * 因此dev_id指向了platform_device *pdev，通过dev_id间接传递
      * platform_device *指针
      */
     struct gpio_keys_platform_data *pdata = pdev->dev.platform_data;
     struct input_dev *input;
     int i, error;

     /* [cgw]: 分配一个输入设备 */
     input = input_allocate_device();
     /* [cgw]: 分配失败 */
     if (!input)
         return -ENOMEM;

     /* [cgw]: 设置platform_device->dev->driver_data = input */
     platform_set_drvdata(pdev, input);

     /* [cgw]: 设置evdev.c支持的事件类型 */
     input->evbit[] = BIT(EV_KEY);
     /* [cgw]: 设置输入设备名，同platform_device的名字 */
     input->name = pdev->name;
     /* [cgw]:  */
     input->phys = "gpio-keys/input0";
     /* [cgw]: 设置输入设备dev的父节点为platform_device->dev */
     input->dev.parent = &pdev->dev;

     /* [cgw]: 设置输入设备总线类型，供应商，产品，版本 */
     input->id.bustype = BUS_HOST;
     input->id.vendor = 0x0001;
     input->id.product = 0x0001;
     input->id.version = 0x0100;

     /* [cgw]: 为pdata->nbuttons个按键申请中断 */
     for (i = ; i < pdata->nbuttons; i++) {
         struct gpio_keys_button *button = &pdata->buttons[i];
         /* [cgw]: 获得gpio对应的中断号 */
         int irq = gpio_to_irq(button->gpio);
         /* [cgw]: 获得按键类型 */
         unsigned int type = button->type ?: EV_KEY;

         /* [cgw]: 设置中断类型为边沿中断 */
         set_irq_type(irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH);
         /* [cgw]: 申请中断，设置中断服务程序 */
         error = request_irq(irq, gpio_keys_isr, IRQF_SAMPLE_RANDOM,
                      button->desc ? button->desc : "gpio_keys",
                      pdev);
         if (error) {
             printk(KERN_ERR "gpio-keys: unable to claim irq %d; error %d\n",
                 irq, error);
             goto fail;
         }

         /* [cgw]: 设置evdev.c支持的按键码 */
         input_set_capability(input, type, button->code);
     }

     /* [cgw]: 注册一个输入设备 */
     error = input_register_device(input);
     /* [cgw]: 注册失败 */
     if (error) {
         printk(KERN_ERR "Unable to register gpio-keys input device\n");
         goto fail;
     }

     return ;

  fail:
     /* [cgw]: 释放中断 */
     for (i = i - ; i >= ; i--)
         free_irq(gpio_to_irq(pdata->buttons[i].gpio), pdev);
     /* [cgw]: 释放输入设备占用的内存 */
     input_free_device(input);

     return error;
 }

 static int __devexit gpio_keys_remove(struct platform_device *pdev)
 {
     /* [cgw]: 在gpio_keys_probe()中调用了request_irq(..., pdev),
      * 因此dev_id指向了platform_device *pdev，通过dev_id间接传递
      * platform_device *指针
      */
     struct gpio_keys_platform_data *pdata = pdev->dev.platform_data;
     /* [cgw]: probe()中已分配了一个struct input_dev，并通过platform_set_drvdata()
      * 设置platform_device->dev->driver_data = input;
      */
     struct input_dev *input = platform_get_drvdata(pdev);
     int i;

     /* [cgw]: 释放中断 */
     for (i = ; i < pdata->nbuttons; i++) {
         int irq = gpio_to_irq(pdata->buttons[i].gpio);
         free_irq(irq, pdev);
     }

     /* [cgw]: 注销输入设备 */
     input_unregister_device(input);

     return ;
 }

 struct platform_driver gpio_keys_device_driver = {
     .probe        = gpio_keys_probe,
     .remove        = __devexit_p(gpio_keys_remove),
     .driver        = {
         .name    = "gpio-keys",
     }
 };

 static int __init gpio_keys_init(void)
 {
     /* [cgw]: 注册gpio_keys_device_driver平台驱动 */
     return platform_driver_register(&gpio_keys_device_driver);
 }

 static void __exit gpio_keys_exit(void)
 {
     /* [cgw]: 注销gpio_keys_device_driver平台驱动 */
     platform_driver_unregister(&gpio_keys_device_driver);
 }

 module_init(gpio_keys_init);
 module_exit(gpio_keys_exit);

 MODULE_LICENSE("GPL");
 MODULE_AUTHOR("Phil Blundell <pb@handhelds.org>");
 MODULE_DESCRIPTION("Keyboard driver for CPU GPIOs");

平台设备（platform_device）：
keys_dev.c

 #include <linux/module.h>
 #include <linux/version.h>

 #include <linux/init.h>

 #include <linux/kernel.h>
 #include <linux/types.h>
 #include <linux/interrupt.h>
 #include <linux/list.h>
 #include <linux/timer.h>
 #include <linux/init.h>
 #include <linux/serial_core.h>
 #include <linux/platform_device.h>
 #include <linux/gpio_keys.h>
 #include <linux/input.h>
 #include <linux/irq.h>

 #include <asm/gpio.h>
 #include <asm/io.h>
 #include <asm/arch/regs-gpio.h>

 /* [cgw]: 设置四个按键的键码，按键io，激活状态，按键名，按键类型 */
 static struct gpio_keys_button keys_buff[] = {
     {
         KEY_A,
         S3C2410_GPF0,
         ,
         "A",
         EV_KEY
     },

     {
         KEY_B,
         S3C2410_GPF2,
         ,
         "B",
         EV_KEY
     },

     {
         KEY_C,
         S3C2410_GPG3,
         ,
         "C",
         EV_KEY
     },

     {
         KEY_D,
         S3C2410_GPG11,
         ,
         "D",
         EV_KEY
     },
 };

 static struct gpio_keys_platform_data keys_dev = {
     .buttons = &keys_buff[],
     .nbuttons = ARRAY_SIZE(keys_buff)
 };

 static void keys_dev_release(struct device * dev)
 {
     printk("keys_dev_release! \n");
 }

 /* [cgw]: 分配一个平台设备 */
 static struct platform_device keys_platform_dev = {
     .name         = "gpio-keys",
     .id           = -,
     .dev = {
         .release = keys_dev_release,
         .platform_data = (void *)&keys_dev,
     },
 };

 static int keys_dev_init(void)
 {
     /* [cgw]: 注册keys_platform_dev平台设备 */
     platform_device_register(&keys_platform_dev);
     return ;
 }

 static void keys_dev_exit(void)
 {
     /* [cgw]: 注销keys_platform_dev平台设备 */
     platform_device_unregister(&keys_platform_dev);
 }

 module_init(keys_dev_init);
 module_exit(keys_dev_exit);

 MODULE_LICENSE("GPL");

应用测试程序:

platform_test.c

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

 #include <linux/input.h>

 int fd;

 void my_signal_fun(int signum)
 {
     struct input_event buttons_event;

     /* [cgw]: 异步通知产生时返回的数据 */
     read(fd, &buttons_event, sizeof(struct input_event));

     /* [cgw]: 打印事件类型，事件码，事件值 */
     printf("type: 0x%x code: 0x%x value: 0x%x\n",
            buttons_event.type,
            buttons_event.code,
            buttons_event.value);
 }

 int main(int argc, char **argv)
 {
     int ret, arg;
     struct pollfd fds[];
     unsigned long ver = ;

     fd = open("/dev/event1", O_RDWR | O_NONBLOCK);

     if (fd < )
     {
         printf("can't open!\n");
     }

     ioctl(fd, EVIOCGVERSION, &ver);
     printf("Ver:0x%x \n", ver);

     /* [cgw]: 设置文件标识符 */
     fds[].fd     = fd;
     /* [cgw]: 设置应用程序要响应的事件 */
     fds[].events = POLLIN;

     while ()
     {
         /* [cgw]: 休眠5S */
         ret = poll(fds, , );

         /* [cgw]: 唤醒或超时 */
         //printf("wake up!\n");
         if (ret == )
         {
             printf("time out\n");
         }
         else
         {
             my_signal_fun(arg);
         }
     }

     close(fd);

     return ;
 }

平台设备（platform_device） keys_platform_dev 是怎样找到与之匹配的平台驱动（platform_driver） gpio_keys_device_driver的呢？

因为他们都注册到了平台总线（platform_bus）上。平台驱动（platform_driver）和平台设备（platform_device）会相互查找彼此是否匹配，匹配的条件就是，

 static int platform_match(struct device * dev, struct device_driver * drv)
 {
     struct platform_device *pdev = container_of(dev, struct platform_device, dev);

     return (strncmp(pdev->name, drv->name, BUS_ID_SIZE) == );
 }

platform_device->name == platform_driver->driver->name 即他们的名字就是：“gpio-keys”

一旦匹配，就会调用

 static int platform_drv_probe(struct device *_dev)
 {
     struct platform_driver *drv = to_platform_driver(_dev->driver);
     struct platform_device *dev = to_platform_device(_dev);

     return drv->probe(dev);
 }

drv->probe() = platform_driver->probe() = gpio_keys_probe()

这样平台驱动（platform_driver）就可以获得平台设备（platform_device）的 struct platform_device结构的数据了，即keys_platform_dev，从这个结构就可以获得相关配置，以使能平台驱动（platform_driver） gpio_keys.c中相应的IO和中断。

实验现象：

# insmod gpio_keys.ko                     //安装平台驱动（platform_driver）
# insmod keys_dev.ko                      //安装平台设备（platform_device）
input: gpio-keys as /class/input/input1
# ./platform_test                         //运行应用测试程序
Ver:0x10000                               //用ioctl获取输入子系统的版本号
type: 0x1 code: 0x2e value: 0x1           //按下"C"键
type: 0x0 code: 0x0 value: 0x0            //因为调用了input_sync（）
type: 0x1 code: 0x2e value: 0x0           //松开（弹起）"C"键
type: 0x0 code: 0x0 value: 0x0            //因为调用了input_sync（）
type: 0x1 code: 0x30 value: 0x1           //... ...
type: 0x0 code: 0x0 value: 0x0
type: 0x1 code: 0x30 value: 0x0
type: 0x0 code: 0x0 value: 0x0
type: 0x1 code: 0x1e value: 0x1
type: 0x0 code: 0x0 value: 0x0
type: 0x1 code: 0x1e value: 0x0
type: 0x0 code: 0x0 value: 0x0
type: 0x1 code: 0x20 value: 0x1
type: 0x0 code: 0x0 value: 0x0
type: 0x1 code: 0x20 value: 0x0
type: 0x0 code: 0x0 value: 0x0
time out
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