Linux platform 機制探討

從Linux 2.6起引入了一套新的驅動管理和註冊機制:Platform_device和Platform_driver。

Linux中大部分的裝置驅動，都可以使用這套機制, 裝置用Platform_device表示，驅動用Platform_driver進行註冊。

 

Linux platform driver機制和傳統的device driver 機制(通過driver_register函數進行註冊)相比，一個十分明顯的優勢在於platform機制將裝置本身的資源註冊進核心，由核心統一管理，在驅動程式中使用這些資源時通過platform device提供的標準介面進行申請並使用。這樣提高了驅動和資源管理的獨立性，並且擁有較好的可移植性和安全性(這些標準介面是安全的)。

 

Platform機制的本身使用並不複雜，由兩部分組成：platform_device和platfrom_driver。

通過Platform機制開發發底層驅動的大致流程為:  定義 platform_device à 註冊 platform_device à 定義 platform_driver à註冊 platform_driver。

 

首先要確認的就是裝置的資源資訊，例如裝置的地址，中斷號等。

在2.6核心中platform裝置用結構體platform_device來描述，該結構體定義在kernel/include/linux/platform_device.h中，

struct platform_device {

 const char * name;

 u32  id;

 struct device dev;

 u32  num_resources;

 struct resource * resource;

};

 
該結構一個重要的元素是resource，該元素存入了最為重要的裝置資源資訊，定義在kernel/include/linux/ioport.h中，

struct resource {

 const char *name;

 unsigned long start, end;

 unsigned long flags;

 struct resource *parent, *sibling, *child;

};

 
下面舉s3c2410平台的i2c驅動作為例子來說明：

 

/* 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,
         }
};
 

 

這裡定義了兩組resource，它描述了一個I2C裝置的資源，第1組描述了這個I2C裝置所佔用的匯流排位址範圍，IORESOURCE_MEM表示第1組描述的是記憶體類型的資源資訊，第2組描述了這個I2C裝置的中斷號，IORESOURCE_IRQ表示第2組描述的是中斷資源資訊。裝置驅動會根據flags來擷取相應的資源資訊。

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有了resource資訊，就可以定義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,
};
 

定義好了platform_device結構體後就可以調用函數platform_add_devices向系統中添加該裝置了，之後可以調用platform_driver_register()進行裝置註冊。要注意的是，這裡的platform_device裝置的註冊過程必須在相應裝置驅動載入之前被調用，即執行platform_driver_register之前,原因是因為驅動註冊時需要匹配核心中所以登入的裝置名稱。

 
s3c2410-i2c的platform_device是在系統啟動時，在cpu.c裡的s3c_arch_init()函數裡進行註冊的，這個函數申明為arch_initcall(s3c_arch_init);會在系統初始化階段被調用。

arch_initcall的優先順序高於module_init。所以會在Platform驅動註冊之前調用。(詳細參考include/linux/init.h)

 
s3c_arch_init函數如下：

/* arch/arm/mach-3sc2410/cpu.c */
static int __init s3c_arch_init(void)
{
    int ret;
    ……
/* 這裡board指標指向在mach-smdk2410.c裡的定義的smdk2410_board，裡麵包含了預先定義的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);    //在這裡進行註冊

            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;
}

 

 

同時被註冊還有很多其他平台的platform_device，詳細查看arch/arm/mach-s3c2410/mach-smdk2410.c裡的smdk2410_devices結構體。

 
 
驅動程式需要實現結構體struct platform_driver，參考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",
         },
};
 

 

在驅動初始化函數中調用函數platform_driver_register()註冊platform_driver，需要注意的是s3c_device_i2c結構中name元素和s3c2410_i2c_driver結構中driver.name必須是相同的，這樣在platform_driver_register()註冊時會對所有登入的所有platform_device中的name和當前註冊的platform_driver的driver.name進行比較，只有找到相同的名稱的platfomr_device才能註冊成功，當註冊成功時會調用platform_driverLinux Platform Device and Driver
www.firnow.com    時間 ： 2008-07-01  作者：佚名   編輯：本站 點擊：  6370 [ 評論 ]
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amily: Calibri; mso-hansi-font-family: Calibri">結構元素probe函數指標，這裡就是s3c24xx_i2c_probe,當進入probe函數後，需要擷取裝置的資源資訊，常用擷取資源的函數主要是：
struct resource * platform_get_resource(struct platform_device *dev, unsigned int type, unsigned int num);

根據參數type所指定類型，例如IORESOURCE_MEM，來擷取指定的資源。

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

擷取資源中的中斷號。

 
 
 
下面舉s3c24xx_i2c_probe函數分析,看看這些介面是怎麼用的。

前面已經講了，s3c2410_i2c_driver註冊成功後會調用s3c24xx_i2c_probe執行，下面看代碼：

 

/* 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); /* 擷取裝置的IO資源地址 */
    if (res == NULL"COLOR: #0000cc">) {
     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); /* 申請這塊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); /* 映射至核心虛擬空間 */
   
    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); /* 擷取裝置IRQ中斷號 */

    if (res == NULL) {
     dev_err(&pdev->dev, Linux Platform Device and Driver
www.firnow.com    時間 ： 2008-07-01  作者：佚名   編輯：本站 點擊：  6372 [ 評論 ]
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: #ff00ff">"cannot find IRQ/n");
     ret = -ENOENT;
     goto out;
    }
   
    ret = request_irq(res->start, s3c24xx_i2c_irq, IRQF_DISABLED, /* 申請IRQ */
     pdev->name, i2c);
   
    ……

    return ret;
   
}
 

 

小思考：

那什麼情況可以使用platform driver機制編寫驅動呢？

我的理解是只要和核心本身運行依賴性不大的外圍裝置(換句話說只要不在核心運行所需的一個最小系統之內的裝置),相對獨立的,擁有各自獨自的資源(addresses and IRQs)，都可以用platform_driver實現。如：lcd,usb,uart等，都可以用platfrom_driver寫，而timer,irq等最小系統之內的裝置則最好不用platfrom_driver機制，實際上核心實現也是這樣的。

 
參考資料：

linux-2.6.24/Documentation/driver-model/platform.txt

 

《platform _device和platform_driver註冊過程》

http://blog.chinaunix.net/u2/60011/showart.php?id=1018999

 

http://www.eetop.cn/blog/html/45/11145-676.html