Linux Platform Device and Driver

从 Linux 2.6 起引入了一套新的驱动管理和注册机制 :Platform_device 和 Platform_driver 。

Linux 中大部分的设备驱动，都可以使用这套机制 , 设备用 Platform_device 表示，驱动用 Platform_driver 进行注册。

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 ) 。

Platform 机制的本身使用并不复杂，由两部分组成： platform_device 和 platfrom_driver 。

通过 Platform 机制开发发底层驱动的大致流程为 :  定义 platform_device --->注册 platform_device---> 定义 platform_driver --->注册platform_driver 。

首先要确认的就是设备的资源信息，例如设备的地址，中断号等。

在 2.6 内核中 platform 设备用结构体 platform_device 来描述，该结构体定义在 kernel/include/linux/platform_device.h 中，

struct platform_device {

const char * name;

u32  id;

struct device dev;

u32  num_resources;

struct resource * resource;

};

该结构一个重要的元素是 resource ，该元素存入了最为重要的设备资源信息，定义在 kernel/include/linux/ioport.h 中，

struct resource {

const char *name;

unsigned long start, end;

unsigned long flags;

struct resource *parent, *sibling, *child;

};

下面举 s3c2410 平台的 i2c 驱动作为例子来说明：

/* arch/arm/mach-s3c2410/devs.c */ 

/* I2C */ 

static struct resource s3c_i2c_resource[ ] = { 

         [ 0] = { 

                   . start = S3C24XX_PA_IIC, 

                   . end = S3C24XX_PA_IIC + S3C24XX_SZ_IIC - 1, 

                   . flags = IORESOURCE_MEM, 

         } , 

         [ 1] = { 

                   . start = IRQ_IIC, //S3C2410_IRQ(27) 

                   . end = IRQ_IIC, 

                   . flags = IORESOURCE_IRQ, 

         } 

} ;

这里定义了两组 resource ，它描述了一个 I2C 设备的资源，第 1 组描述了这个 I2C 设备所占用的总线地址范围， IORESOURCE_MEM 表示第 1 组描述的是内存类型的资源信息，第 2 组描述了这个 I2C 设备的中断号， IORESOURCE_IRQ 表示第 2 组描述的是中断资源信息。设备驱动会根据 flags 来获取相应的资源信息。

有了 resource 信息，就可以定义 platform_device 了：

struct platform_device s3c_device_i2c = { 

         . name = "s3c2410-i2c" , 

         . id = - 1, 

         . num_resources = ARRAY_SIZE( s3c_i2c_resource) , 

         . resource = s3c_i2c_resource, 

} ;

定义好了 platform_device 结构体后就可以调用函数 platform_add_devices 向系统中添加该设备了，之后可以调用 platform_driver_register() 进行设备注册。要注意的是，这里的 platform_device 设备的注册过程必须在相应设备驱动加载之前被调用，即执行 platform_driver_register 之前 , 原因是因为驱动注册时需要匹配内核中所以已注册的设备名。

s3c2410-i2c 的 platform_device 是在系统启动时，在 cpu.c 里的 s3c_arch_init() 函数里进行注册的，这个函数申明为 arch_initcall(s3c_arch_init);会在系统初始化阶段被调用。

arch_initcall 的优先级高于 module_init 。所以会在 Platform 驱动注册之前调用。 ( 详细参考 include/linux/init.h)

s3c_arch_init 函数如下：

/* arch/arm/mach-3sc2410/cpu.c */ 

static int __init s3c_arch_init( void ) 

{ 

    int ret; 

    ……

/* 这里board指针指向在mach-smdk2410.c里的定义的smdk2410_board，里面包含了预先定义的I2C Platform_device等. */ 

    if ( board ! = NULL ) { 

        struct platform_device * * ptr = board- > devices; 

        int i; 



        for ( i = 0; i < board- > devices_count; i+ + , ptr+ + ) { 

            ret = platform_device_register( * ptr) ;      //在这里进行注册



            if ( ret) { 

                printk( KERN_ERR "s3c24xx: failed to add board device %s (%d) @%p/n" , ( * ptr) - > name, 

ret, * ptr) ; 

            } 

        } 

         /* mask any error, we may not need all these board

         * devices */ 

        ret = 0; 

    } 

    return ret; 

} 



同时被注册还有很多其他平台的 platform_device ，详细查看 arch/arm/mach-s3c2410/mach-smdk2410.c 里的 smdk2410_devices 结构体。

驱动程序需要实现结构体 struct platform_driver ，参考 drivers/i2c/busses

/* device driver for platform bus bits */



static struct platform_driver s3c2410_i2c_driver = { 

         . probe = s3c24xx_i2c_probe, 

         . remove = s3c24xx_i2c_remove, 

         . resume = s3c24xx_i2c_resume, 

         . driver = { 

                   . owner = THIS_MODULE, 

                   . name = "s3c2410-i2c" , 

         } , 

} ;

在驱动初始化函数中调用函数 platform_driver_register() 注册 platform_driver ，需要注意的是 s3c_device_i2c 结构中 name 元素和s3c2410_i2c_driver 结构中 driver.name 必须是相同的，这样在 platform_driver_register() 注册时会对所有已注册的所有 platform_device 中的 name和当前注册的 platform_driver 的 driver.name 进行比较，只有找到相同的名称的 platfomr_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，这里就是 s3c24xx_i2c_probe, 当进入 probe 函数后，需要获取设备的资源信息，常用获取资源的函数主要是：

struct resource * platform_get_resource(struct platform_device *dev, unsigned int type, unsigned int num);

根据参数 type 所指定类型，例如 IORESOURCE_MEM ，来获取指定的资源。

struct int platform_get_irq(struct platform_device *dev, unsigned int num);

获取资源中的中断号。

下面举 s3c24xx_i2c_probe 函数分析 , 看看这些接口是怎么用的。

前面已经讲了， s3c2410_i2c_driver 注册成功后会调用 s3c24xx_i2c_probe 执行，下面看代码：

/* drivers/i2c/busses/i2c-s3c2410.c */ 



static int s3c24xx_i2c_probe( struct platform_device * pdev) 

{ 

    struct s3c24xx_i2c * i2c = & s3c24xx_i2c; 

    struct resource * res; 

    int ret; 

 

    /* find the clock and enable it */ 

 

    i2c- > dev = & pdev- > dev; 

    i2c- > clk = clk_get( & pdev- > dev, "i2c" ) ; 

    if ( IS_ERR( i2c- > clk) ) { 

     dev_err( & pdev- > dev, "cannot
get clock/n" ) ; 

     ret = - ENOENT; 

     goto out; 

    } 



    dev_dbg( & pdev- > dev, "clock
source %p/n" , i2c- > clk) ; 

    clk_enable( i2c- > clk) ;



    /* map the registers */ 

    res = platform_get_resource( pdev, IORESOURCE_MEM, 0) ; /*
获取设备的IO资源地址 */ 

    if ( res = = NULL ) { 

     dev_err( & pdev- > dev, "cannot
find IO resource/n" ) ; 

     ret = - ENOENT; 

     goto out; 

    } 

    

    i2c- > ioarea = request_mem_region( res- > start, ( res- > end- res- > start) + 1, pdev- > name) ; /*
申请这块IO Region */

    

    if ( i2c- > ioarea = = NULL ) { 

     dev_err( & pdev- > dev, "cannot
request IO/n" ) ; 

     ret = - ENXIO; 

     goto out; 

    } 

    

    i2c- > regs = ioremap( res- > start, ( res- > end- res- > start) + 1) ; /*
映射至内核虚拟空间 */ 

    

    if ( i2c- > regs = = NULL ) { 

     dev_err( & pdev- > dev, "cannot
map IO/n" ) ; 

     ret = - ENXIO; 

     goto out; 

    } 

    

    dev_dbg( & pdev- > dev, "registers
%p (%p, %p)/n" , i2c- > regs, i2c- > ioarea, res) ; 

    

    /* setup info block for the i2c core */ 

    i2c- > adap. algo_data = i2c; 

    i2c- > adap. dev. parent = & pdev- > dev; 

    

    /* initialise the i2c controller */ 

    ret = s3c24xx_i2c_init( i2c) ; 

    if ( ret ! = 0) 

     goto out; 



    /* find the IRQ for this unit (note, this relies on the init call to ensure no current IRQs pending */ 

    

    res = platform_get_resource( pdev, IORESOURCE_IRQ, 0) ; /*
获取设备IRQ中断号 */ 



    if ( res = = NULL ) { 

     dev_err( & pdev- > dev, "cannot
find IRQ/n" ) ; 

     ret = - ENOENT; 

     goto out; 

    } 

    

    ret = request_irq( res- > start, s3c24xx_i2c_irq, IRQF_DISABLED, /*
申请IRQ */ 

     pdev- > name, i2c) ; 

    

    ……



    return ret; 

    

}

小思考：

那什么情况可以使用 platform driver 机制编写驱动呢？

我的理解是只要和内核本身运行依赖性不大的外围设备 ( 换句话说只要不在内核运行所需的一个最小系统之内的设备 ), 相对独立的 , 拥有各自独自的资源(addresses and IRQs) ， 都可以用 platform_driver 实现。如： lcd,usb,uart 等，都可以用 platfrom_driver 写，而 timer,irq 等最小系统之内的设备则最好不用 platfrom_driver 机制，实际上内核实现也是这样的。