linux驱动之platform平台总线工作原理

Posted 2020-09-04

5、5、4、platform平台总线工作原理

5、5、4、1、何为平台总线

(1)platform总线相对于i2c、usb、spi、pci等总线是不同的，他们属于物理总线，platform总线是属于虚拟总线、抽象出来的,platform总线下的设备并不对应于真实存在的一种设备，这种总线在真实的物理是是没有的。比如i2c在物理上有i2c总线，但是platform总线在物理上并没有这种总线。

(2)CPU和外部通信时，有两种连接方式，一种叫做地址总线式连接，一种叫做专用接口式连接，有一些设备是通过地址总线连接的，cpu我们用的是32位cpu，可寻址空间有4G，有寄存器的，对应于一个真是存在的物理地址，而在哈弗架构中，寄存器又和内存同一编址了，所以控制这些寄存器则可以通过cpu进行寻址进行找到从而进行写寄存器，也就是写内存来操作，这些个方式就是为地址总线式方式进行访问的，但有一些设备是不能通过地址总线式进行访问的，不能通过地址总线式的方式进行链接的，比如soc外面的nandflash，nandflash和cpu之间就不是通过地址总线进行链接的，而是通过一个专用的nand用的接口来进行链接的，还有sd卡则是通过sd卡的协议来进行链接的，还有usb设备，usb设备是通过usb的协议接口，来和cpu进行链接的，这些属于专用接口，专用接口和地址总线式的设备访问起来的区别在于，地址总线式的设备，将来进行访问时，我们直接通过地址来访问设备里内容就可以了，比如像dm9000网卡，我们就可以直接通过cpu的地址，来操作地址的方法，像写寄存器一样的就可以操作到dm9000网卡中的寄存器，因为dm9000就是扩展到地址总线的接口中去的，dm9000中的寄存器的地址通过地址映射的接口接到了cpu的地址总线中，这就是地址总线式接口的。

(3)平台总线设备，就是将扩展到32地址总线上的那一类设备，扩展到地址总线上的设备用平台总线的方式进行访问。平台总线对应地址总线式连接设备，也就是SoC内部集成的各种内部外设，因为这些内部外设，很多的都是扩展到地址总线上去的，那么对应于软件层，就是利用platform平台总线的方式进行链接访问工作的。除了那些不是扩展到cpu地址总线上的，如i2c设备、spi设备、usb设备、他们用的是个自的总线，如i2c总线等，而扩展到cpu地址总线上的设备，用的就是平台总线，在软件上，现在目前大多数的设备都已经被扩展到了地址总线上去，所以platform平台总线用的还是很多的，很多设备会用。

（4）思考：为什么要有平台总线？进一步思考，为什么要有总线的概念？

因为有一些外设他是直接扩展到cpu的地址总线上进行链接的，所以这一类设备可以说根本就没有总线的概念，比如led，蜂鸣器（定时器），这类是可以直接通过地址就能访问到的，他们本没有总线的概念，不想i2c总线，他本身就对应于真实存在的i2c总线设备，但是我们又不能搞的有总线又没有总线，弄的不统一，因为这样会觉得很乱，你还要区分谁有总线，谁没有总线，所以弄的所有设备都有总线，真正的有总线的设备，像i2c设备，你有i2c总线你就用i2c总线的规则去玩，但是没有真正总线的设备，用地址去访问的设备，就给他们提供了一种平台总线，来给他们进行连接使用的，所以我们说平台总线是虚拟的。

总线的概念之所以有，就是为了让总线下面的设备和驱动进行管理起来。无论是虚拟的总线还是真实的总线，他们都有设备和驱动，他们需要被管理，所以有了总线的概念，因为总线在linux中，下面有这着两个分支，一个是设备分支，一个是驱动分支，设备和驱动都有名字，总线利用名字将设备和驱动进行匹配来管理，因为光有设备没有驱动无法工作，光有驱动没有设备也无法工作，但是设备会有很多，驱动会有更多，不能杂乱无章的进行管理，所以有了总线来进行管理，同一个总线下的是一类设备，平台总线下的设备就是扩展到cpu地址总线上去的设备，下面的驱动就是这些设备的驱动。平台总线和其他总线工作上并没有什么区别，因为平台总线就是借鉴与其他总线来实现的，所以我们现在只拿平台总线来进行分析，道理和其他i2c等总线一样

5.5.4.2、平台总线下的两员大将

（1）platform工作体系都定义在/drivers/base/platform.c中，base这里面的文件不需要我们去动的改代码的，是由内核的人写的一种基础架构，platform.c中就是platform的实现原理，他作为内核中的一种机制，他也是被内核人员实现的。他本身的实现我们只需要明白了，看懂了就可以了，不需要自己去写，我们只是用他，怎么去用他来写平台设备和平台设备对应的驱动。总线的目的是为了管理设备和驱动，所以他下面有两个分支，一个是设备，一个是驱动，所以我们研究总线，就是在研究他如何管理他下面的设备和驱动的。我们学的是驱动，就是系统中按上一个设备，则要将对应的驱动和这个设备对应上去，这个是我们学习驱动的目的。所以我们要研究总线下的设备和驱动是怎么写出来的，是怎么找到彼此进行工作的。

（2）两个结构体：platform_device和platform_driver，一个是平台总线的设备结构体，一个是平台总线的驱动结构体。一个设备结构体platform_device，就是这个platform总线下的一个具体的抽象出来的设备，这个结构体类型定义出来的变量，每一个定义出来的变量，就是平台总线中的一种设备，platform_driver结构体类型定义出来的每一个变量，就是平台总线下的每一个驱动，有几个平台总线的设备就定义几个platform_device的变量，有几个平台总线的驱动就定义几个platform_driver的变量

（3）两个接口函数：platform_device_register和platform_driver_register。

用platform_device和platform_driver定义出来了设备和驱动对应的变量后，就用这两个接口函数，分别将定义出来的设备和驱动进行注册，两个都一注册，剩下的就不需要我们来管了

首先来分析一下platform_device结构体：

struct platform_device {

const char *name;//平台总线下面设备的名字

int id;

bool id_auto;

struct devicedev;//每个设备通用的属性的部分的一些内容，被包含在这个结构体中，所以每一个platform_device平台总线的设备里面都需要有一个这个struct device结构体。

u32 num_resources;//设备使用到的resource的个数，什么叫做resource？resource是一种资源，在内核中凡是有限有数量的东西都叫做资源，比如说中断号，中断号就是一种资源 在比如说io，所用到的io的哪一段地址，一般这里的资源是io和中断号

struct resource *resource;//一个确切的资源，比如说一个io用的一个内存地址范围就是一种资源，比如一个中断号就对应一种资源，一个内存地址的范围就是资源，他们都由这个

//代表资源的结构体来定义出来，所以我们就一个设备用到的资源定义成了一个资源数组，资源数组里面有好多个元素，每一个元素都是一个资源，都是

//一个struct resource类型的结构体变量，比如一个设备里面的struct resurce有三个，则是一个有三个元素的struct resource数组，第一个元素可能

//表示这个设备用到的中断号，第二个元素是他用到的内存地址，第三个元素是gpio号，多少到多少，总之来说这个struvt resource就是用来记录当前这

//设备用到了哪些资源的，因为每一个设备用的资源可能是多个，所以每一设备内部定义了一个struct resource类型的结构体指针，也就是资源数组

//而num_resouces则是表示用到的资源个数的，他就是struct resource类型的结构体指针中，数组的元素个数。

//所以struct resource *resource就是这个设备所用到的资源数组的首地址。num_resource就是资源个数，可以看成是数组的索引，这个两个元素加起来

//就告诉我们了资源数组的首地址和资源数组中的元素个数，所以我们可以将这个资源数组中的内容全部取出来了，因为你知道了数组首地址和数组元素个

//数，为什么要定义成两个呢，一个代表数组元素个数，一个指向数组首地址的指针呢，而不是直接定义一个结构体数组呢，那是因为数组的缺陷性，无法

//事先知道数组中的元素个数，如果元素个数一定写死则下次还需要重新更改，这样定义成两个分开的形式，就会弥补这个问题

const struct platform_device_id *id_entry;//这也是一个数组，为了省内存，不让platform_device占用过多内存，所以用的都是指针来指向的方式，而不是直接使用数组的方式

//设备id表，用于好多个设备型号不一样的同一系列产品 ，比如nand这系列产品，可能发布了5中10种nand，但是他们的区别不大，

//只是大小不一样，但是操作是一样，对于驱动来说，一个驱动就可以操作这5款nandflash ，但我们还想知道这5款是怎么回事，

/所以用了一个platform_device_id来作为一个设备id表，这是一个数组，里面放好多id号码，当用驱动时则根据id表中的id号和名字来

//匹配，因为这用于同一系列产品，产品只是细微的不同，而这些不同的细微差异这用这个id表来表示，在nandflash中就用的很明晰了

/* MFD cell pointer */

struct mfd_cell *mfd_cell;

/* arch specific additions */

struct pdev_archdata archdata;//自留地，留个我们自己用的，可以将设备特有的一些东西放到这里，用来提供扩展性的，因为有可能你的设备是一种特有的，所以可以让你自己

//来扩展

};

因为一个platform_device就对应于一个具体的平台总线下的设备，所以里面肯定要有一个struct device这个结构体，这个结构体是设备的抽象，是所有设备共有的信息部分，所以没一个设备都需要有一个这个struct device结构体，因为要用到他这个设备共有的部分

在分析platform_driver结构体：

struct platform_driver {

int (*probe)(struct platform_device *);//驱动探测函数，当我们的驱动找到一个设备的时候，这个驱动就会调用这个probe函数来试图去探测这个设备是不是我这个驱动对应的设备

//怎么来知道这个设备是不是我这个驱动要控制的呢，很简单，就写一个和这个设备进行简单通信的代码就行（一般就

//是写对这个设备的初始化代码），看这个设备有没有什么反馈

//信息，反馈信息是否正确，就知道了这个设备是不是我这个驱动要去控制的了，类似insmod时对应的函数，类似于对设备的一个初始化操作

//可以看成是对设备的安装。但要先探测是当前驱动能控制的设备，在去初始化这个设备

int (*remove)(struct platform_device *);//用来删除一个设备的，将当前驱动里面支持的这个设备给去掉，类似于卸载这个设备，此时这个设备已经在系统中看不到了

void (*shutdown)(struct platform_device *);//关闭一个设备，让一个工作停止控制，此时这个设备在系统中还能看到。

int (*suspend)(struct platform_device *, pm_message_t state);//挂起一个设备，比如电源管理时，暂时将某一个设备给进行挂起，比如系统进入待机状态时，就需要将这个

//设备进行挂起。

int (*resume)(struct platform_device *);//恢复一个挂起的状态，当系统待机状态结束时，就用这个函数将挂起状态的设备给恢复过来。唤醒函数。

struct device_driver driver;//所有设备驱动共用的一些属性，是驱动程序在内核驱动框架中的抽象，上一笔记记录过

const struct platform_device_id *id_table;//设备id表，因为一个驱动可能知识好多个设备，比如nand驱动，nand一个驱动可能支持好多个设备，那么就需要将支持的那些设备

//全部写到这个驱动的id表中，将来只要设备id表中的id和这个驱动id表中的id对应起来，就都能够使用这个驱动来操作

};

这个platform_driver就是总线下对应的驱动的模板了，里面的那些函数指针将来要指向的那些函数，就是我们写驱动时，要写的函数了，函数写好后，将函数指针指向写好的函数，然后调用注册

用的接口函数，来注册这个写好填充好的platform_driver结构体。

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