Linux 裝置驅動開發 —— platform裝置驅動應用例項解析
前面我們已經學習了platform裝置的理論知識Linux 裝置驅動開發 —— platform 裝置驅動 ，下面將通過一個例項來深入我們的學習。
一、platform 驅動的工作過程
platform模型驅動程式設計，需要實現platform_device(裝置)與platform_driver（驅動）在platform(虛擬匯流排)上的註冊、匹配，相互繫結，然後再做為一個普通的字元裝置進行相應的應用，總之如果編寫的是基於字元裝置的platform驅動，在遵循並實現platform總線上驅動與裝置的特定介面的情況下，最核心的還是字元裝置的核心結構：cdev、 file_operations（他包含的操作函式介面）、dev_t(裝置號)、裝置檔案（/dev）等，因為用platform機制編寫的字元驅動，它的本質是字元驅動。
我們要記住，platform 驅動只是在字元裝置驅動外套一層platform_driver 的外殼。
在一般情況下，2.6核心中已經初始化並掛載了一條platform匯流排在sysfs檔案系統中。那麼我們編寫platform模型驅動時，需要完成兩個工作：
a -- 實現platform驅動
b -- 實現platform裝置
然而在實現這兩個工作的過程中還需要實現其他的很多小工作，在後面介紹。platform模型驅動的實現過程核心架構就很簡單，如下所示：
platform驅動模型三個物件：platform匯流排、platform裝置、platform驅動。
platform匯流排對應的核心結構：struct bus_type-->它包含的最關鍵的函式：match() (要注意的是，這塊由核心完成，我們不參與)
platform裝置對應的核心結構：struct platform_device-->註冊：platform_device_register(unregister)
platform驅動對應的核心結構：struct platform_driver-->註冊：platform_driver_register(unregister)
那具體platform驅動的工作過程是什麼呢：
裝置(或驅動)註冊的時候，都會引發匯流排呼叫自己的match函式
如果先註冊裝置，驅動還沒有註冊，那麼裝置在被註冊到總線上時，將不會匹配到與自己同名的驅動，然後在驅動註冊到總線上時，因為裝置已註冊，那麼匯流排會立即匹配與繫結這時的同名的裝置與驅動，再呼叫驅動中的probe函式等；
如果是驅動先註冊，同裝置驅動一樣先會匹配失敗，匹配失敗將導致它的probe函式暫不呼叫，而是要等到設備註冊成功並與自己匹配繫結後才會呼叫。
二、實現platform 驅動與裝置的詳細過程
1、思考問題？
在分析platform 之前，可以先思考一下下面的問題：
a -- 為什麼要用 platform 驅動？不用platform驅動可以嗎？
b -- 裝置驅動中引入platform 概念有什麼好處？
現在先不回答，看完下面的分析就明白了，後面會附上總結。
2、platform_device 結構體 VS platform_driver 結構體
這兩個結構體分別描述了裝置和驅動，二者有什麼關係呢？先看一下具體結構體對比
| 裝置（硬體部分）：中斷號，暫存器，DMA等 platform_device 結構體 | 驅動（軟體部分） platform_driver 結構體 |
| struct platform_device { const char *name; 名字 int id; bool id_auto; struct device dev; 硬體模組必須包含該結構體 u32 num_resources; 資源個數 struct resource *resource; 資源 人脈 const struct platform_device_id *id_entry; /* arch specific additions */ struct pdev_archdata archdata; }; | struct platform_driver { int (*probe)(struct platform_device *); 硬體和軟體匹配成功之後呼叫該函式 int (*remove)(struct platform_device *); 硬體解除安裝了呼叫該函式 void (*shutdown)(struct platform_device *); int (*suspend)(struct platform_device *, pm_message_t state); int (*resume)(struct platform_device *); struct device_driver driver;核心裡所有的驅動程式必須包含該結構體 const struct platform_device_id *id_table; 八字 }; |
| 裝置例項： static struct platform_device hello_device= { .name = "bigbang", .id = -1, .dev.release = hello_release, }; | 驅動例項： static struct platform_driver hello_driver= { .driver.name = "bigbang", .probe = hello_probe, .remove = hello_remove, }; |
前面提到，實現platform模型的過程就是匯流排對裝置和驅動的匹配過程 。打個比方，就好比相親，匯流排是紅娘，裝置是男方，驅動是女方：
a -- 紅娘（匯流排）負責男方（裝置）和女方（驅動）的撮合；
b -- 男方（女方）找到紅娘，說我來登記一下，看有沒有合適的姑娘（漢子）—— 裝置或驅動的註冊；
c -- 紅娘這時候就需要看看有沒有八字（二者的name 欄位）匹配的姑娘（漢子）——match 函式進行匹配，看name是否相同；
d -- 如果八字不合，就告訴男方（女方）沒有合適的物件，先等著，別急著亂做事 —— 裝置和驅動會等待，直到匹配成功；
e -- 終於遇到八字匹配的了，那就結婚唄！接完婚，男方就向女方交代，我有多少存款，我的房子在哪，錢放在哪等等（
struct resource *resource），女方說好啊，於是去房子裡拿錢，去給男方買菜啦，給自己買衣服、化妝品、首飾啊等等（int (*probe)(struct platform_device *) 匹配成功後驅動執行的第一個函式），當然如果男的跟小三跑了（裝置解除安裝），女方也不會繼續待下去的（
int (*remove)(struct platform_device *)）。
3、裝置資源結構體
在struct platform_device 結構體中有一重要成員 struct resource *resource
struct resource {
resource_size_t start; 資源起始地址
resource_size_t end; 資源結束地址
const char *name;
unsigned long flags; 區分是資源什麼型別的
struct resource *parent, *sibling, *child;
};
#define IORESOURCE_MEM 0x00000200
#define IORESOURCE_IRQ 0x00000400 flags 指資源型別，我們常用的是 IORESOURCE_MEM、IORESOURCE_IRQ 這兩種。start 和 end 的含義會隨著 flags而變更，如
a -- flags為IORESOURCE_MEM 時，start 、end 分別表示該platform_device佔據的記憶體的開始地址和結束值；
b -- flags為IORESOURCE_IRQ
時，start 、end 分別表示該platform_device使用的中斷號的開始地址和結束值；
下面看一個例項：
static struct resource beep_resource[] =
{
[0] = {
.start = 0x114000a0,
.end = 0x114000a0+0x4,
.flags = IORESOURCE_MEM,
},
[1] = {
.start = 0x139D0000,
.end = 0x139D0000+0x14,
.flags = IORESOURCE_MEM,
},
};4、將字元裝置新增到 platform的driver中 前面我們提到platform 驅動只是在字元裝置驅動外套一層platform_driver 的外殼，下面我們看一下新增的過程：
static struct file_operations hello_ops=
{
.open = hello_open,
.release = hello_release,
.unlocked_ioctl = hello_ioctl,
};
static int hello_remove(struct platform_device *pdev)
{
登出分配的各種資源
}
static int hello_probe(struct platform_device *pdev)
{
1.申請裝置號
2.cdev初始化註冊,&hello_ops
3.從pdev讀出硬體資源
4.對硬體資源初始化，ioremap，request_irq( )
}
static int hello_init(void)
{
只註冊 platform_driver
}
static void hello_exit(void)
{
只登出 platform_driver
}這時就該匯流排出場了，系統為platform匯流排定義了一個bus_type 的例項platform_bus_type，其定義如下：
struct bus_type platform_bus_type = {
.name = "platform",
.dev_groups = platform_dev_groups,
.match = platform_match,
.uevent = platform_uevent,
.pm = &platform_dev_pm_ops,
};__platform_driver_register（）
{
drv->driver.bus = &platform_bus_type; 536行
}
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);
匹配裝置樹資訊，如果有裝置樹，就呼叫 of_driver_match_device() 函式進行匹配
if (of_driver_match_device(dev, drv))
return 1;
匹配id_table
if (pdrv->id_table)
return platform_match_id(pdrv->id_table, pdev) != NULL;
最基本匹配規則
return (strcmp(pdev->name, drv->name) == 0);
}
6、解決問題 現在可以回答這兩個問題了
a -- 為什麼要用 platform 驅動？不用platform驅動可以嗎？
b -- 裝置驅動中引入platform 概念有什麼好處？
引入platform模型符合Linux 裝置模型 —— 匯流排、裝置、驅動，裝置模型中配套的sysfs節點都可以用，方便我們的開發；當然你也可以選擇不用，不過就失去了一些platform帶來的便利；
裝置驅動中引入platform 概念，隔離BSP和驅動。在BSP中定義platform裝置和裝置使用的資源、裝置的具體匹配資訊，而在驅動中，只需要通過API去獲取資源和資料，做到了板相關程式碼和驅動程式碼的分離，使得驅動具有更好的可擴充套件性和跨平臺性。
三、例項
1、device.c
#include <linux/module.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/ioport.h>
static struct resource beep_resource[] =
{
[0] ={
.start = 0x114000a0,
.end = 0x114000a0 + 0x4,
.flags = IORESOURCE_MEM,
},
[1] ={
.start = 0x139D0000,
.end = 0x139D0000 + 0x14,
.flags = IORESOURCE_MEM,
}
};
static void hello_release(struct device *dev)
{
printk("hello_release\n");
return ;
}
static struct platform_device hello_device=
{
.name = "bigbang",
.id = -1,
.dev.release = hello_release,
.num_resources = ARRAY_SIZE(beep_resource),
.resource = beep_resource,
};
static int hello_init(void)
{
printk("hello_init");
return platform_device_register(&hello_device);
}
static void hello_exit(void)
{
printk("hello_exit");
platform_device_unregister(&hello_device);
return;
}
MODULE_LICENSE("GPL");
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
2、driver.c
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <asm/io.h>
static int major = 250;
static int minor=0;
static dev_t devno;
static struct class *cls;
static struct device *test_device;
#define TCFG0 0x0000
#define TCFG1 0x0004
#define TCON 0x0008
#define TCNTB0 0x000C
#define TCMPB0 0x0010
static unsigned int *gpd0con;
static void *timer_base;
#define MAGIC_NUMBER 'k'
#define BEEP_ON _IO(MAGIC_NUMBER ,0)
#define BEEP_OFF _IO(MAGIC_NUMBER ,1)
#define BEEP_FREQ _IO(MAGIC_NUMBER ,2)
static void fs4412_beep_init(void)
{
writel ((readl(gpd0con)&~(0xf<<0)) | (0x2<<0),gpd0con);
writel ((readl(timer_base +TCFG0 )&~(0xff<<0)) | (0xff <<0),timer_base +TCFG0);
writel ((readl(timer_base +TCFG1 )&~(0xf<<0)) | (0x2 <<0),timer_base +TCFG1 );
writel (500, timer_base +TCNTB0 );
writel (250, timer_base +TCMPB0 );
writel ((readl(timer_base +TCON )&~(0xf<<0)) | (0x2 <<0),timer_base +TCON );
}
void fs4412_beep_on(void)
{
writel ((readl(timer_base +TCON )&~(0xf<<0)) | (0x9 <<0),timer_base +TCON );
}
void fs4412_beep_off(void)
{
writel ((readl(timer_base +TCON )&~(0xf<<0)) | (0x0 <<0),timer_base +TCON );
}
static void beep_unmap(void)
{
iounmap(gpd0con);
iounmap(timer_base);
}
static int beep_open (struct inode *inode, struct file *filep)
{
fs4412_beep_on();
return 0;
}
static int beep_release(struct inode *inode, struct file *filep)
{
fs4412_beep_off();
return 0;
}
#define BEPP_IN_FREQ 100000
static void beep_freq(unsigned long arg)
{
writel(BEPP_IN_FREQ/arg, timer_base +TCNTB0 );
writel(BEPP_IN_FREQ/(2*arg), timer_base +TCMPB0 );
}
static long beep_ioctl(struct file *filep, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
switch(cmd)
{
case BEEP_ON:
fs4412_beep_on();
break;
case BEEP_OFF:
fs4412_beep_off();
break;
case BEEP_FREQ:
beep_freq( arg );
break;
default :
return -EINVAL;
}
return 0;
}
static struct file_operations beep_ops=
{
.open = beep_open,
.release = beep_release,
.unlocked_ioctl = beep_ioctl,
};
static int beep_probe(struct platform_device *pdev)
{
int ret;
printk("match ok!");
gpd0con = ioremap(pdev->resource[0].start,pdev->resource[0].end - pdev->resource[0].start);
timer_base = ioremap(pdev->resource[1].start, pdev->resource[1].end - pdev->resource[1].start);
devno = MKDEV(major,minor);
ret = register_chrdev(major,"beep",&beep_ops);
cls = class_create(THIS_MODULE, "myclass");
if(IS_ERR(cls))
{
unregister_chrdev(major,"beep");
return -EBUSY;
}
test_device = device_create(cls,NULL,devno,NULL,"beep");//mknod /dev/hello
if(IS_ERR(test_device))
{
class_destroy(cls);
unregister_chrdev(major,"beep");
return -EBUSY;
}
fs4412_beep_init();
return 0;
}
static int beep_remove(struct platform_device *pdev)
{
beep_unmap();
device_destroy(cls,devno);
class_destroy(cls);
unregister_chrdev(major,"beep");
return 0;
}
static struct platform_driver beep_driver=
{
.driver.name = "bigbang",
.probe = beep_probe,
.remove = beep_remove,
};
static int beep_init(void)
{
printk("beep_init");
return platform_driver_register(&beep_driver);
}
static void beep_exit(void)
{
printk("beep_exit");
platform_driver_unregister(&beep_driver);
return;
}
MODULE_LICENSE("GPL");
module_init(beep_init);
module_exit(beep_exit);
3、makefile
ifneq ($(KERNELRELEASE),)
obj-m:=device.o driver.o
$(info "2nd")
else
#KDIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/build
KDIR := /home/fs/linux/linux-3.14-fs4412
PWD:=$(shell pwd)
all:
$(info "1st")
make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules
clean:
rm -f *.ko *.o *.symvers *.mod.c *.mod.o *.order
endif
4、test.c
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
main()
{
int fd,i,lednum;
fd = open("/dev/beep",O_RDWR);
if(fd<0)
{
perror("open fail \n");
return ;
}
sleep(10);
close(fd);
}