Linux驱动开发：platform总线驱动

news2024/10/5 23:59:40

目录

1、为什么需要platform总线

2、设备端：platform_device

2.1 platform_device结构体

2.2 注册

2.3 注销

3、驱动端：platform_driver

3.1 platform_driver结构体

3.2 注册

3.3 注销

4、总线

4.1 bus_type 

4.2 platform_bus_type

5、匹配

5.1 匹配规则，platform_match

5.2 platform_device匹配流程

5.3 platform_driver匹配流程

6、在没有设备树时，使用name进行匹配

6.1 设备端程序

6.2 驱动端程序

7、在没有设备树时，使用 idtable 进行匹配

7.1 设备端程序

7.2 驱动端程序

8、获取设备信息

8.1 获取设备信息的API

8.1.1 platform_get_resource

8.1.2 platform_get_irq

8.1.3 根据device_node获取设备信息

8.2 驱动程序

9、module_platform_driver：一键注册platform

10、MODULE_DEVICE_TABLE：实现热插拔

10.1 定义以及使用方法

10.2 如何实现热插拔的功能

11、 platform设备树匹配

11.1 修改设备树以及驱动程序的compatible属性

11.1.1 驱动端

11.1.2 设备树

11.2 驱动程序：获取设备树中的中断以及GPIO资源

11.2.1 修改设备树

11.2.2 驱动程序

11.3 应用程序

1、为什么需要platform总线

        举一个例子，对于同一个主机来说，他可以支持很多I2C设备，对于同一个I2C设备来说，他也可以给很多主机来用，如果每个主机对应每个设备都需要一段驱动代码的话，会非常的冗余，根据高内聚低耦合的原则，这样是非常不好的。所以就需要这么一个统一的接口，将二者分离开来，设备端只负责设备，驱动端只负责驱动。于是提出platform这个虚拟总线，相应的就有 platform_driver 和 platform_device。当设备或者驱动加载时，就会去对面查看是否有匹配的内容。

2、设备端：platform_device

2.1 platform_device结构体

struct platform_device {
	const char	*name;  //用于匹配的名字
	int		id;         //总线号 PLATFORM_DEVID_AUTO
	//bool		id_auto; //TRUE
	struct device	dev; //父类
	u32		num_resources;     //资源的个数
	struct resource	*resource; //设备信息结构体
    char *driver_override; 
}
struct device{
   void	(*release)(struct device *dev); //释放资源的函数
};

struct resource { //设备信息结构体
	resource_size_t start; //资源的起始值 
	resource_size_t end;   //资源的结束值 
	unsigned long flags;   //资源的类型
					IORESOURCE_IO		//GPIO类型的资源
					IORESOURCE_MEM		//内存类型的资源
					IORESOURCE_IRQ	    //中断类型的资源
					IORESOURCE_DMA	    //DMA类型的资源
};

2.2 注册

int platform_device_register(struct platform_device *);

2.3 注销

void platform_device_unregister(struct platform_device *);

3、驱动端：platform_driver

3.1 platform_driver结构体

struct platform_driver {
	int (*probe)(struct platform_device *);     //匹配成功执行的函数
	int (*remove)(struct platform_device *);    //分离的时候执行的函数
	struct device_driver driver;                //父类
	const struct platform_device_id *id_table;	
};

struct device_driver {
	const char		*name;                       
	const struct of_device_id	*of_match_table; 
}；

3.2 注册

int platform_driver_register (struct platform_driver *);

3.3 注销

void platform_driver_unregister(struct platform_driver *);

4、总线

4.1 bus_type 

Linux 内核用 bus_type 结构体来表示总线，我们所用的 I2C、SPI、USB 都是用这个结构体来定义的。该结构体如下：

struct bus_type {
	const char		*name;
	const char		*dev_name;
	struct device		*dev_root;
	struct device_attribute	*dev_attrs;	/* use dev_groups instead */
	const struct attribute_group **bus_groups;
	const struct attribute_group **dev_groups;
	const struct attribute_group **drv_groups;

	int (*match)(struct device *dev, struct device_driver *drv);
	int (*uevent)(struct device *dev, struct kobj_uevent_env *env);
	int (*probe)(struct device *dev);
	int (*remove)(struct device *dev);
	void (*shutdown)(struct device *dev);

	int (*online)(struct device *dev);
	int (*offline)(struct device *dev);

	int (*suspend)(struct device *dev, pm_message_t state);
	int (*resume)(struct device *dev);

	const struct dev_pm_ops *pm;

	const struct iommu_ops *iommu_ops;

	struct subsys_private *p;
	struct lock_class_key lock_key;
};

4.2 platform_bus_type

platform总线是 bus_type的一个具体实例，定义如下：

struct bus_type platform_bus_type = {
	.name		= "platform",
	.dev_groups	= platform_dev_groups,
	.match		= platform_match,
	.uevent		= platform_uevent,
	.pm		= &platform_dev_pm_ops,
};

5、匹配

5.1 匹配规则，platform_match

在platform_bus_type中，match函数就是用来匹配的，platform_match函数实现如下：

static int platform_match(struct device *dev, struct device_driver *drv)
{
	struct platform_device *pdev = to_platform_device(dev);
	struct platform_driver *pdrv = to_platform_driver(drv);

	/* When driver_override is set, only bind to the matching driver */
	if (pdev->driver_override)
		return !strcmp(pdev->driver_override, drv->name);

	/* Attempt an OF style match first */
	if (of_driver_match_device(dev, drv))
		return 1;

	/* Then try ACPI style match */
	if (acpi_driver_match_device(dev, drv))
		return 1;

	/* Then try to match against the id table */
	if (pdrv->id_table)
		return platform_match_id(pdrv->id_table, pdev) != NULL;

	/* fall-back to driver name match */
	return (strcmp(pdev->name, drv->name) == 0);
}

static inline int of_driver_match_device(struct device *dev,
					 const struct device_driver *drv)
{
	return of_match_device(drv->of_match_table, dev) != NULL;
}

1、platform_device.driver_override 和 platform_driver.driver.name

2、设备树中的compatible  和 platform_driver.driver.of_match_table 的 compatible

3、platform_device.name                和 platform_driver.id_table[i].name

4、platform_device.name                和 platform_driver.driver.name

5.2 platform_device匹配流程

platform_device_register(&pdev){
    return platform_device_add(pdev)
}
->
pdev->dev.bus = &platform_bus_type
device_add(&pdev->dev)
->
bus_add_device(dev)  //放入链表
bus_probe_device(dev)
->
device_initial_probe(dev)
->
__device_attach(dev, true)
->
bus_for_each_drv(dev->bus, NULL, &data, __device_attach_driver)
->
__device_attach_driver
->
driver_match_device(drv, dev)  //是否匹配
return driver_probe_device(drv, dev)  //调用 probe 函数

5.3 platform_driver匹配流程

#define platform_driver_register(drv)
->
__platform_driver_register(drv, THIS_MODULE)
->
drv->driver.bus = &platform_bus_type; //指定为platform bus
driver_register(&drv->driver)
->
bus_add_driver(drv)  //放入链表
->
driver_attach(drv)
->
bus_for_each_dev(drv->bus, NULL, drv, __driver_attach)
->
__driver_attach
->
driver_match_device(drv, dev)
->
drv->bus->match(dev, drv) //是否匹配

6、在没有设备树时，使用name进行匹配

6.1 设备端程序

struct resource res[] = {
	[0] = {
		.start = 0x12345678,
		.end = 0x12345678+49,
		.flags = IORESOURCE_MEM,				 
	},
	[1] = {
		.start = 71,
		.end = 71,
		.flags = IORESOURCE_IRQ,
	}
};

void pdev_release(struct device *dev)
{

}

struct platform_device pdev = {
	.name = "aabbccdd",
	.id = PLATFORM_DEVID_AUTO, //自动分配
	.dev = {
		.release =  pdev_release,
	},
	.resource = res,
	.num_resources = ARRAY_SIZE(res),
};

static int __init pdev_init(void)
{
	return platform_device_register(&pdev);
}

static void __exit pdev_exit(void) 
{
	platform_device_unregister(&pdev);
}

6.2 驱动端程序

int pdrv_probe(struct platform_device*pdev)
{
    return 0;
}

int pdrv_remove(struct platform_device*pdev)
{
    return 0;
}

struct platform_driver pdrv = {
    .probe = pdrv_probe,
    .remove = pdrv_remove,
    .driver = {
        .name = "aabbccdd",
    },
};

static int __init pdrv_init(void)
{
    return platform_driver_register(&pdrv);
}

static void __exit pdrv_exit(void)
{
    platform_driver_unregister(&pdrv);
}

7、在没有设备树时，使用 idtable 进行匹配

7.1 设备端程序

与 6.1 设备端不一样的地方

struct platform_device pdev = {
	.name = "hello1",
	.id = PLATFORM_DEVID_AUTO, //自动分配
	.dev = {
		.release =  pdev_release,
	},
	.resource = res,
	.num_resources = ARRAY_SIZE(res),
};

7.2 驱动端程序

与 6.2 驱动端不一样的地方

struct platform_device_id idtable[] = {
	{"hello1",0},
	{"hello2",1},
	{"hello3",2},
	{/*end*/}
};

struct platform_driver pdrv = {
	.probe = pdrv_probe,
	.remove = pdrv_remove,
	.driver = {
		.name = "aabbccdd", //这个name一定要填，因为要以这个名字创建文件夹 
	},
	.id_table = idtable,
};

8、获取设备信息

8.1 获取设备信息的API

8.1.1 platform_get_resource

struct resource *platform_get_resource(struct platform_device *dev,
				       unsigned int type, unsigned int index)
/*
功能：在驱动中获取设备信息
参数：
    @dev :platform_device的结构体指针
	@type:资源的类型
	@index:同类型资源的索引号
返回值：成功返回resource的结构体指针，失败返回NULL
*/

8.1.2 platform_get_irq

int platform_get_irq(struct platform_device *dev, unsigned int index)
/*
功能：获取中断类型的资源
参数：
    @dev :platform_device的结构体指针
    @index:中断类型资源的索引号    
返回值：成功返回中断号，失败返回错误码
*/

8.1.3 根据device_node获取设备信息

Linux驱动开发：设备树节点与属性_凛冬将至__的博客-CSDN博客的7与8两节

8.2 驱动程序

完整的驱动程序就不再重写了，在 6.2 驱动程序中 probe 函数中得到设备信息

struct resource *res;
int pdrv_probe(struct platform_device*pdev)
{
    res = platform_get_resource(pdev,IORESOURCE_MEM,0);

    irqno = platform_get_irq(pdev,0);

    printk("addr = %#llx,irqno = %d\n",res->start,irqno);

    return 0;
}

9、module_platform_driver：一键注册platform

//在linux/platform_device.h中
#define module_platform_driver(__platform_driver) 
	module_driver(__platform_driver, platform_driver_register, 
			platform_driver_unregister)

//##代表字符串的拼接
#define module_driver(__driver, __register, __unregister, ...) 
static int __init __driver##_init(void) 
{ 
	return __register(&(__driver) , ##__VA_ARGS__); 
} 
module_init(__driver##_init); 
static void __exit __driver##_exit(void) 
{ 
	__unregister(&(__driver) , ##__VA_ARGS__); 
} 
module_exit(__driver##_exit);

使用该宏： module_platform_driver(pdrv)，即被转化为：

#define module_platform_driver(pdrv) 
	module_driver(pdrv, platform_driver_register, platform_driver_unregister)

#define module_driver(pdrv, platform_driver_register, platform_driver_unregister) 

static int __init pdrv_init(void) 
{ 
	return platform_driver_register(&pdrv); 
} 

static void __exit pdrv_exit(void) 
{ 
	platform_driver_unregister(&pdrv); 
} 
module_init(pdrv_init); 
module_exit(pdrv_exit);

10、MODULE_DEVICE_TABLE：实现热插拔

10.1 定义以及使用方法

//定义在linux/module.h中
#define MODULE_DEVICE_TABLE(type, name)					
extern const typeof(name) __mod_##type##__##name##_device_table		
  __attribute__ ((unused, alias(__stringify(name))))

使用时，参数如下：

MODULE_DEVICE_TABLE（of，match_table）
of：总线类型
match_table：idtable数组首地址

10.2 如何实现热插拔的功能

1.先将 pdev.ko 和 pdrv.ko 放到下面的目录中
/lib/modules/5.4.0-148-generic/kernel/drivers/platform
2.执行depmod -a命令，让内核重新检索文件的位置
3.安装 pdev.ko , pdrv.ko 会被自动安装

11、 platform设备树匹配

11.1 修改设备树以及驱动程序的compatible属性

11.1.1 驱动端

在 5.1 中我们已经看过了匹配的流程，其中第二种方式就是用设备树匹配：设备树中的compatible  和 platform_driver.driver.of_match_table 的 compatible进行匹配

struct of_device_id oftable[] = {
    {.compatible = "aaa,aaa",},
    {.compatible = "bbb,bbb",},
    {.compatible = "ccc,ccc",},
    {/*end*/} //一定要有一个空的在
};

struct platform_driver {
    .driver = {
        .of_match_table = oftable,
    },
};

struct device_driver driver {
    struct device_driver driver;
}

struct device_driver {
    const struct of_device_id	*of_match_table;
}

struct of_device_id {
	char	name[32];
	char	type[32];
	char	compatible[128];  //通过本选项和设备树完成匹配
	const void *data;
};

11.1.2 设备树

节点下需要有个 compatible 属性，并且该属性需要与 oftable 中的 compatible 名字相同，例如：

myplatform{
    compatible = "aaa,aaa";
};

11.2 驱动程序：获取设备树中的中断以及GPIO资源

有关GPIO部分请看:

Linux驱动开发：gpio子系统_凛冬将至__的博客-CSDN博客

有关中断部分请看：

Linux驱动开发：中断子系统_凛冬将至__的博客-CSDN博客

有关阻塞部分请看：

Linux驱动开发 IO模型：阻塞IO_linux阻塞io_凛冬将至__的博客-CSDN博客

11.2.1 修改设备树

在根节点下添加自己的节点

myplatform{
    compatible = "aaa,aaa";
    interrupt-parent = <&gpiof>;
    interrupts = <9 0>;
    reg = <0x12345678 0x40>;
    led1 = <&gpioe 10 0>;
};

11.2.2 驱动程序

#define IRQNAME "key_irq"
int irqno, major;
struct gpio_desc* desc;
struct class* cls;
struct device* dev;
wait_queue_head_t wq;
int condition=0;
int status=0;
irqreturn_t key_irq_handle(int irq, void* dev)
{
    //1.设置status和led1
    status = gpiod_get_value(desc);
    status = !status;
    gpiod_set_value(desc,status);

    //2唤醒
    condition=1;
    wake_up_interruptible(&wq);

    return IRQ_HANDLED;
}
int pdrv_open(struct inode* inode, struct file* file)
{
    return 0;
}

ssize_t pdrv_read(struct file*file,
     char __user*ubuf, size_t size, loff_t*offs)
{
    int ret;
    if(file->f_flags & O_NONBLOCK){
        return -EINVAL;
    }else{
        ret = wait_event_interruptible(wq,condition);
    }

    ret = copy_to_user(ubuf,&status,size);

    condition = 0;

    return size;
}
int pdrv_close(struct inode* inode, struct file* file)
{
    return 0;
}
struct file_operations fops = {
    .open = pdrv_open,
    .read = pdrv_read,
    .release = pdrv_close,
};
int pdrv_probe(struct platform_device* pdev)
{
    int ret;
    // 1.获取设备树中的设备信息
    irqno = platform_get_irq(pdev, 0);
    desc = gpiod_get_from_of_node(pdev->dev.of_node, "led1", 0, GPIOD_OUT_LOW, NULL);

    // 2.注册中断
    ret = request_irq(irqno, key_irq_handle, IRQF_TRIGGER_FALLING, IRQNAME, NULL);

    // 3.注册字符设备驱动
    major = register_chrdev(0, IRQNAME, &fops);
    cls = class_create(THIS_MODULE, IRQNAME);
    dev = device_create(cls, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, IRQNAME);

    //4.初始化等待队列头
    init_waitqueue_head(&wq);
    return 0;
}
int pdrv_remove(struct platform_device* pdev)
{
    device_destroy(cls, MKDEV(major, 0));
    class_destroy(cls);
    unregister_chrdev(major, IRQNAME);
    free_irq(irqno, NULL);
    gpiod_put(desc);
    return 0;
}
const struct of_device_id oftable[] = {
    {
        .compatible = "aaa,aaa",
    },
    { /*end*/ }
};
struct platform_driver pdrv = {
    .probe = pdrv_probe,
    .remove = pdrv_remove,
    .driver = {
        .name = "bbb", //虽然用不到，但是一定要写
        .of_match_table = oftable,
    },

};
//一键注册
module_platform_driver(pdrv);

11.3 应用程序

int main(int argc,const char * argv[])
{
    int fd,status;
    if((fd = open("/dev/key_irq",O_RDWR))==-1)
        PRINT_ERR("open error");

    while(1){
        read(fd,&status,sizeof(status));
        printf("status = %d\n",status);
    }

    close(fd);
    return 0;
}

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linux usb gadget driver代码

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本文基于linux-5.4.124 aspeed 2600(BMC)的代码实现来描述arm结构下的gadget driver. 在读之前&#xff0c;我们需要了解什么是usb gadget driver&#xff0c;以及它的作用。 从英文字面上翻译看&#xff0c;usb gadget driver是一个usb小工具驱动。这说了等于没说。实际上&a…
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如何通过代码接入手机在网状态 API

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引言 在许多场景下&#xff0c;手机号码是一种常用的身份验证信息。而使用手机在网状态 API 可以判断出手机号码是否有效&#xff0c;在一定程度上提高了身份验证的准确性和安全性&#xff0c;它的出现和广泛应用&#xff0c;为各行各业提供了更为便利和高效的解决方案。 本文…
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城市夜景照明对于安科瑞智能照明系统的运用

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