Linux 设备驱动开发 —— platform设备驱动应用实例解析

前面我们已经学习了platform设备的理论知识Linux 设备驱动开发 —— platform 设备驱动 ，下面将通过一个实例来深入我们的学习。

       

一、platform 驱动的工作过程

        platform模型驱动编程，platform 驱动只是在字符设备驱动外套一层platform_driver 的外壳。

     在一般情况下，2.6内核中已经初始化并挂载了一条platform总线在sysfs文件系统中。那么我们编写platform模型驱动时，需要完成两个工作：

a -- 实现platform驱动 

架构就很简单，如下所示：


platform驱动模型三个对象：platform总线、platform设备、platform驱动。

platform总线对应的内核结构：struct bus_type-->它包含的最关键的函数：match() (要注意的是，这块由内核完成，我们不参与)

platform设备对应的内核结构：struct platform_device-->注册：platform_device_register(unregister)

platform驱动对应的内核结构：struct platform_driver-->注册：platform_driver_register(unregister)

       

那具体platform驱动的工作过程是什么呢：

     如果先注册设备，驱动还没有注册，那么设备在被注册到总线上时，将不会匹配到与自己同名的驱动，然后在驱动注册到总线上时，因为设备已注册，那么总线会立即匹配与绑定这时的同名的设备与驱动，再调用驱动中的probe函数等；

如果是驱动先注册，同设备驱动一样先会匹配失败，匹配失败将导致它的probe函数暂不调用，而是要等到设备注册成功并与自己匹配绑定后才会调用。



二、实现platform 驱动与设备的详细过程

1、思考问题？

      在分析platform 之前，可以先思考一下下面的问题：

a -- 为什么要用 platform 驱动？不用platform驱动可以吗？

b -- 设备驱动中引入platform 概念有什么好处？

        现在先不回答，看完下面的分析就明白了，后面会附上总结。


2、platform_device 结构体 VS platform_driver 结构体

      这两个结构体分别描述了设备和驱动，二者有什么关系呢？先看一下具体结构体对比

 

设备（硬件部分）：中断号，寄存器，DMA等
                   platform_device 结构体
 驱动（软件部分）
                         platform_driver 结构体       
struct platform_device {
    const char    *name;       名字
    int        id;
    bool        id_auto;
    struct device    dev;   硬件模块必须包含该结构体
    u32        num_resources;        资源个数
    struct resource    *resource;         资源  人脉
    const struct platform_device_id    *id_entry;
    /* arch specific additions */
    struct pdev_archdata    archdata;
};
struct platform_driver {
    int (*probe)(struct platform_device *);
    硬件和软件匹配成功之后调用该函数
    int (*remove)(struct platform_device *);
    硬件卸载了调用该函数
    void (*shutdown)(struct platform_device *);
    int (*suspend)(struct platform_device *, pm_message_t state);
    int (*resume)(struct platform_device *);
    struct device_driver driver;内核里所有的驱动程序必须包含该结构体
    const struct platform_device_id *id_table;  八字
};
设备实例：
static struct platform_device hello_device=
{
    .name = "bigbang",
    .id = -1,
    .dev.release = hello_release,
};
驱动实例：
static struct platform_driver hello_driver=
{
    .driver.name = "bigbang",
    .probe = hello_probe,
    .remove = hello_remove,
};

       前面提到，实现platform模型的过程就是总线对设备和驱动的匹配过程 。打个比方，就好比相亲，总线是红娘，设备是男方，驱动是女方：

a -- 红娘（总线）负责男方（设备）和女方（驱动）的撮合；     

b -- 男方（女方）找到红娘，说我来登记一下，看有没有合适的姑娘（汉子）—— int (*probe)(struct platform_device *) 匹配成功后驱动执行的第一个函数），当然如果男的跟小三跑了（设备卸载），女方也不会继续待下去的（  int (*remove)(struct platform_device *)）。


3、设备资源结构体

      在struct platform_device 结构体中有一重要成员 struct resource *resource

[cpp] view plain copy
  1. struct resource {  
  2.     resource_size_t start;  资源起始地址     
  3.     resource_size_t end;   资源结束地址  
  4.     const char *name;        
  5.     unsigned long flags;   区分是资源什么类型的  
  6.     struct resource *parent, *sibling, *child;  
  7. };  
  8.   
  9. #define IORESOURCE_MEM        0x00000200  
  10. #define IORESOURCE_IRQ        0x00000400     

       flags 指资源类型，我们常用的是 IORESOURCE_MEM、IORESOURCE_IRQ  这两种。start 和 end 的含义会随着 flags而变更，如

a -- flags为IORESOURCE_MEM 时，start 、end 分别表示该platform_device占据的内存的开始地址和结束值；  

b -- flags为 IORESOURCE_IRQ   时，start 、end 分别表示该platform_device使用的中断号的开始地址和结束值； 

下面看一个实例：

[cpp] view plain copy
  1. static struct  resource beep_resource[] =  
  2. {  
  3.     [0] = {  
  4.             .start = 0x114000a0,  
  5.         .end = 0x114000a0+0x4,  
  6.             .flags = IORESOURCE_MEM,  
  7.     },  
  8.   
  9.     [1] = {  
  10.             .start = 0x139D0000,  
  11.             .end = 0x139D0000+0x14,  
  12.             .flags = IORESOURCE_MEM,  
  13.     },  
  14. };  

 

4、将字符设备添加到 platform的driver中
      前面我们提到platform 驱动只是在字符设备驱动外套一层platform_driver 的外壳，下面我们看一下添加的过程：
[cpp] view plain copy
  1. static struct file_operations hello_ops=  
  2. {  
  3.     .open = hello_open,  
  4.     .release = hello_release,  
  5.     .unlocked_ioctl = hello_ioctl,  
  6. };  
  7.   
  8. static int hello_remove(struct platform_device *pdev)  
  9. {  
  10.     注销分配的各种资源  
  11. }  
  12.   
  13. static int hello_probe(struct platform_device *pdev)  
  14. {  
  15.     1.申请设备号  
  16.     2.cdev初始化注册,&hello_ops  
  17.     3.从pdev读出硬件资源  
  18.     4.对硬件资源初始化，ioremap，request_irq( )  
  19. }  
  20.   
  21. static int hello_init(void)  
  22. {  
  23.     只注册 platform_driver  
  24. }  
  25.   
  26. static void hello_exit(void)  
  27. {  
  28.     只注销 platform_driver  
  29. }  
      可以看到，
5、platform是如何匹配device和driver
      这时就该总线出场了，系统为platform总线定义了一个bus_type 的实例platform_bus_type，其定义如下：
[cpp] view plain copy
  1. struct bus_type platform_bus_type = {  
  2.     .name        = "platform",  
  3.     .dev_groups    = platform_dev_groups,  
  4.     .match        = platform_match,  
  5.     .uevent        = platform_uevent,  
  6.     .pm        = &platform_dev_pm_ops,  
  7. };  
      其又是怎样工作的呢？在platform.c (e:\linux-3.14-fs4412\drivers\base)    31577    2014/3/31 中可以看到
[cpp] view plain copy
  1. __platform_driver_register（）  
  2. {  
  3.     drv->driver.bus = &platform_bus_type;     536行  
  4. }  
    在 platform_bus_type 中调用 了platform_match：
[cpp] view plain copy
  1. static int platform_match(struct device *dev, struct device_driver *drv)  
  2. {  
  3.     struct platform_device *pdev = to_platform_device(dev);  
  4.     struct platform_driver *pdrv = to_platform_driver(drv);  
  5.   
  6.     匹配设备树信息，如果有设备树，就调用 of_driver_match_device() 函数进行匹配  
  7.     if (of_driver_match_device(dev, drv))  
  8.         return 1;  
  9.   
  10.   
  11.     匹配id_table  
  12.     if (pdrv->id_table)  
  13.         return platform_match_id(pdrv->id_table, pdev) != NULL;  
  14.   
  15.     最基本匹配规则  
  16.     return (strcmp(pdev->name, drv->name) == 0);  
  17. }  


6、解决问题

      现在可以回答这两个问题了

a -- 为什么要用 platform 驱动？不用platform驱动可以吗？

b -- 设备驱动中引入platform 概念有什么好处？

      引入platform模型符合Linux 设备模型 —— 总线、设备、驱动，设备模型中配套的sysfs节点都可以用，方便我们的开发；当然你也可以选择不用，不过就失去了一些platform带来的便利；

      Linux 字符设备驱动开发基础（二）—— 编写简单 PWM 设备驱动， 下面来看一下，套上platform 外壳后的程序：

1、device.c

[cpp] view plain copy
  1. #include <linux/module.h>  
  2. #include <linux/device.h>  
  3. #include <linux/platform_device.h>  
  4. #include <linux/ioport.h>  
  5.   
  6. static struct resource beep_resource[] =  
  7. {  
  8.     [0] ={  
  9.         .start = 0x114000a0,  
  10.         .end =  0x114000a0 + 0x4,  
  11.         .flags = IORESOURCE_MEM,  
  12.     },  
  13.   
  14.     [1] ={  
  15.         .start = 0x139D0000,  
  16.         .end =  0x139D0000 + 0x14,  
  17.         .flags = IORESOURCE_MEM,  
  18.     }  
  19. };  
  20.   
  21. static void hello_release(struct device *dev)  
  22. {  
  23.     printk("hello_release\n");  
  24.     return ;  
  25. }  
  26.   
  27.   
  28.   
  29. static struct platform_device hello_device=  
  30. {  
  31.     .name = "bigbang",  
  32.     .id = -1,  
  33.     .dev.release = hello_release,  
  34.     .num_resources = ARRAY_SIZE(beep_resource),  
  35.     .resource = beep_resource,  
  36. };  
  37.   
  38. static int hello_init(void)  
  39. {  
  40.     printk("hello_init");  
  41.     return platform_device_register(&hello_device);  
  42. }  
  43.   
  44. static void hello_exit(void)  
  45. {  
  46.     printk("hello_exit");  
  47.     platform_device_unregister(&hello_device);  
  48.     return;  
  49. }  
  50.   
  51. MODULE_LICENSE("GPL");  
  52. module_init(hello_init);  
  53. module_exit(hello_exit);  

2、driver.c

[cpp] view plain copy
  1. #include <linux/module.h>  
  2. #include <linux/fs.h>  
  3. #include <linux/cdev.h>  
  4. #include <linux/device.h>  
  5. #include <linux/platform_device.h>  
  6. #include <asm/io.h>  
  7.   
  8. static int major = 250;  
  9. static int minor=0;  
  10. static dev_t devno;  
  11. static struct class *cls;  
  12. static struct device *test_device;  
  13.            
  14. #define TCFG0         0x0000                 
  15. #define TCFG1         0x0004                              
  16. #define TCON          0x0008               
  17. #define TCNTB0        0x000C            
  18. #define TCMPB0        0x0010             
  19.   
  20. static unsigned int *gpd0con;  
  21. static void *timer_base;  
  22.   
  23. #define  MAGIC_NUMBER    'k'  
  24. #define  BEEP_ON    _IO(MAGIC_NUMBER    ,0)  
  25. #define  BEEP_OFF   _IO(MAGIC_NUMBER    ,1)  
  26. #define  BEEP_FREQ   _IO(MAGIC_NUMBER   ,2)  
  27.   
  28. static void fs4412_beep_init(void)  
  29. {     
  30.     writel ((readl(gpd0con)&~(0xf<<0)) | (0x2<<0),gpd0con);  
  31.     writel ((readl(timer_base +TCFG0  )&~(0xff<<0)) | (0xff <<0),timer_base +TCFG0);   
  32.     writel ((readl(timer_base +TCFG1 )&~(0xf<<0)) | (0x2 <<0),timer_base +TCFG1 );   
  33.   
  34.     writel (500, timer_base +TCNTB0  );  
  35.     writel (250, timer_base +TCMPB0 );  
  36.     writel ((readl(timer_base +TCON )&~(0xf<<0)) | (0x2 <<0),timer_base +TCON );   
  37. }  
  38.   
  39. void fs4412_beep_on(void)  
  40. {  
  41.     writel ((readl(timer_base +TCON )&~(0xf<<0)) | (0x9 <<0),timer_base +TCON );  
  42. }  
  43.   
  44. void fs4412_beep_off(void)  
  45. {  
  46.     writel ((readl(timer_base +TCON )&~(0xf<<0)) | (0x0 <<0),timer_base +TCON );  
  47. }  
  48.   
  49. static void beep_unmap(void)  
  50. {  
  51.         iounmap(gpd0con);  
  52.         iounmap(timer_base);  
  53. }  
  54.   
  55. static int beep_open (struct inode *inode, struct file *filep)  
  56. {  
  57.     fs4412_beep_on();  
  58.     return 0;  
  59. }  
  60.   
  61. static int beep_release(struct inode *inode, struct file *filep)  
  62. {  
  63.      fs4412_beep_off();  
  64.      return 0;  
  65. }  
  66.   
  67. #define BEPP_IN_FREQ 100000  
  68. static void beep_freq(unsigned long arg)  
  69. {  
  70.     writel(BEPP_IN_FREQ/arg, timer_base +TCNTB0  );  
  71.     writel(BEPP_IN_FREQ/(2*arg), timer_base +TCMPB0 );  
  72.   
  73. }  
  74.   
  75. static long beep_ioctl(struct file *filep, unsigned int cmd, unsigned long arg)  
  76. {  
  77.     switch(cmd)  
  78.     {  
  79.         case BEEP_ON:  
  80.             fs4412_beep_on();  
  81.             break;  
  82.         case BEEP_OFF:  
  83.             fs4412_beep_off();  
  84.             break;  
  85.         case BEEP_FREQ:  
  86.             beep_freq( arg );  
  87.             break;  
  88.         default :  
  89.             return -EINVAL;  
  90.     }  
  91.     return 0;  
  92. }  
  93.   
  94. static struct file_operations beep_ops=  
  95. {  
  96.     .open     = beep_open,  
  97.     .release = beep_release,  
  98.     .unlocked_ioctl      = beep_ioctl,  
  99. };  
  100.   
  101. static int beep_probe(struct platform_device *pdev)  
  102. {  
  103.     int ret;      
  104.     printk("match ok!");  
  105.       
  106.     gpd0con = ioremap(pdev->resource[0].start,pdev->resource[0].end - pdev->resource[0].start);  
  107.     timer_base = ioremap(pdev->resource[1].start, pdev->resource[1].end - pdev->resource[1].start);  
  108.   
  109.     devno = MKDEV(major,minor);  
  110.     ret = register_chrdev(major,"beep",&beep_ops);  
  111.   
  112.     cls = class_create(THIS_MODULE, "myclass");  
  113.     if(IS_ERR(cls))  
  114.     {  
  115.         unregister_chrdev(major,"beep");  
  116.         return -EBUSY;  
  117.     }  
  118.   
  119.     test_device = device_create(cls,NULL,devno,NULL,"beep");//mknod /dev/hello  
  120.     if(IS_ERR(test_device))  
  121.     {  
  122.         class_destroy(cls);  
  123.         unregister_chrdev(major,"beep");  
  124.         return -EBUSY;  
  125.     }  
  126.       
  127.     fs4412_beep_init();  
  128.       
  129.     return 0;  
  130. }  
  131.   
  132. static int beep_remove(struct platform_device *pdev)  
  133. {  
  134.     beep_unmap();  
  135.     device_destroy(cls,devno);  
  136.     class_destroy(cls);   
  137.     unregister_chrdev(major,"beep");  
  138.   
  139.     return 0;  
  140. }  
  141.   
  142.   
  143. static struct platform_driver beep_driver=  
  144. {  
  145.     .driver.name = "bigbang",  
  146.     .probe = beep_probe,  
  147.     .remove = beep_remove,  
  148. };  
  149.    
  150.   
  151. static int beep_init(void)  
  152. {  
  153.     printk("beep_init");  
  154.       
  155.     return platform_driver_register(&beep_driver);  
  156. }  
  157.   
  158. static void beep_exit(void)  
  159. {  
  160.     printk("beep_exit");  
  161.     platform_driver_unregister(&beep_driver);  
  162.       
  163.     return;  
  164. }  
  165.   
  166.   
  167. MODULE_LICENSE("GPL");  
  168. module_init(beep_init);  
  169. module_exit(beep_exit);  

3、makefile   

[cpp] view plain copy
  1. ifneq  ($(KERNELRELEASE),)  
  2. obj-m:=device.o driver.o  
  3. $(info "2nd")  
  4. else  
  5. #KDIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/build  
  6. KDIR := /home/fs/linux/linux-3.14-fs4412  
  7. PWD:=$(shell pwd)  
  8. all:  
  9.     $(info "1st")  
  10.     make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules  
  11. clean:  
  12.     rm -f *.ko *.o *.symvers *.mod.c *.mod.o *.order  
  13. endif  

4、test.c

[cpp] view plain copy
    1. #include <sys/types.h>  
    2. #include <sys/stat.h>  
    3. #include <fcntl.h>  
    4. #include <stdio.h>  
    5.   
    6. main()  
    7. {  
    8.     int fd,i,lednum;  
    9.   
    10.     fd = open("/dev/beep",O_RDWR);  
    11.     if(fd<0)  
    12.     {  
    13.         perror("open fail \n");  
    14.         return ;  
    15.     }  
    16.       
    17.     sleep(10);  
    18.     close(fd);  
    19. } 
posted @ 2017-06-11 17:01  专注it  阅读(759)  评论(0)  编辑  收藏  举报