linux的platform驱动
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了linux的platform驱动相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
如下内容来自《【正点原子】I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南V1.5.2.pdf》
将设备信息从设备驱动中剥离开来，驱动使用标准方法去获取到设备信息(比如从设备树中获取到设备信息)，然后根据获取到的设备信息来初始化设备。 这样就相当于驱动只负责驱动，设备只负责设备，想办法将两者进行匹配即可。这个就是 Linux 中的总线(bus)、驱动(driver)和设备(device)模型，也就是常说的驱动分离。总线就是驱动和设备信息的月老，负责给两者牵线搭桥，如图：
当我们向系统注册一个驱动的时候，总线就会在右侧的设备中查找，看看有没有与之匹配的设备，如果有的话就将两者联系起来。同样的，当向系统中注册一个设备的时候，总线就会在左侧的驱动中查找看有没有与之匹配的设备，有的话也联系起来。 Linux 内核中大量的驱动程序都采用总线、驱动和设备模式，我们一会要重点讲解的 platform 驱动就是这一思想下的产物。
前面讲了设备驱动的分离，并且引出了总线(bus)、驱动(driver)和设备(device)模型，比如 I2C、 SPI、 USB 等总线。但是在 SOC 中有些外设是没有总线这个概念的，但是又要使用总线、驱动和设备模型该怎么办呢？为了解决此问题， Linux 提出了 platform 这个虚拟总线，相应的就有 platform_driver 和 platform_device。
不支持设备树的platform 驱动
platform 驱动
在编写 platform 驱动的时候，首先定义一个 platform_driver 结构体变量，然后实现结构体中的各个成员变量，重点是实现匹配方法以及 probe 函数。当驱动和设备匹配成功以后 probe函数就会执行，具体的驱动程序在 probe 函数里面编写，比如字符设备驱动等等。
当我们定义并初始化好 platform_driver 结构体变量以后，需要在驱动入口函数里面调用platform_driver_register 函数向 Linux 内核注册一个 platform 驱动， platform_driver_register 函数原型如下所示：
int platform_driver_register (struct platform_driver *driver)
函数参数和返回值含义如下：
driver：要注册的 platform 驱动。
返回值： 负数，失败； 0，成功。
还需要在驱动卸载函数中通过 platform_driver_unregister 函数卸载 platform 驱动，platform_driver_unregister 函数原型如下：
void platform_driver_unregister(struct platform_driver *drv)
函数参数和返回值含义如下：
drv：要卸载的 platform 驱动。
返回值： 无。
platform 驱动框架如下所示：
/* 设备结构体 */
1 struct xxx_dev{
2 struct cdev cdev;
3 /* 设备结构体其他具体内容 */
4 };
5
6 struct xxx_dev xxxdev; /* 定义个设备结构体变量 */
7
8 static int xxx_open(struct inode *inode, struct file *filp)
9 {
10 /* 函数具体内容 */
11 return 0;
12 }
13
14 static ssize_t xxx_write(struct file *filp, const char __user *buf,size_t cnt, loff_t *offt)
15 {
16 /* 函数具体内容 */
17 return 0;
18 }
19
20 /*
21 * 字符设备驱动操作集
22 */
23 static struct file_operations xxx_fops = {
24 .owner = THIS_MODULE,
25 .open = xxx_open,
26 .write = xxx_write,
27 };
28
29 /*
30 * platform 驱动的 probe 函数
31 * 驱动与设备匹配成功以后此函数就会执行
32 */
33 static int xxx_probe(struct platform_device *dev)
34 {
35 ......
36 cdev_init(&xxxdev.cdev, &xxx_fops); /* 注册字符设备驱动 */
37 /* 函数具体内容 */
38 return 0;
39 }
40
41 static int xxx_remove(struct platform_device *dev)
42 {
43 ......
44 cdev_del(&xxxdev.cdev);/* 删除 cdev */
45 /* 函数具体内容 */
46 return 0;
47 }
48
49 /* 匹配列表 */
50 static const struct of_device_id xxx_of_match[] = {
51 { .compatible = "xxx-gpio" },
52 { /* Sentinel */ }
53 };
54
55 /*
56 * platform 平台驱动结构体
57 */
58 static struct platform_driver xxx_driver = {
59 .driver = {
60 .name = "xxx",
61 .of_match_table = xxx_of_match,
62 },
63 .probe = xxx_probe,
64 .remove = xxx_remove,
65 };
66
67 /* 驱动模块加载 */
68 static int __init xxxdriver_init(void)
69 {
70 return platform_driver_register(&xxx_driver);
71 }
72
73 /* 驱动模块卸载 */
74 static void __exit xxxdriver_exit(void)
75 {
76 platform_driver_unregister(&xxx_driver);
77 }
78
79 module_init(xxxdriver_init);
80 module_exit(xxxdriver_exit);
81 MODULE_LICENSE("GPL");
82 MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");
第 1-27 行，传统的字符设备驱动，所谓的 platform 驱动并不是独立于字符设备驱动、块设备驱动和网络设备驱动之外的其他种类的驱动。 platform 只是为了驱动的分离与分层而提出来的一种框架，其驱动的具体实现还是需要字符设备驱动、块设备驱动或网络设备驱动。
第 33-39 行， xxx_probe 函数，当驱动和设备匹配成功以后此函数就会执行，以前在驱动入口 init 函数里面编写的字符设备驱动程序就全部放到此 probe 函数里面。比如注册字符设备驱动、添加 cdev、创建类等等。
第 41-47 行， xxx_remove 函数， platform_driver 结构体中的 remove 成员变量，当关闭 platfor备驱动的时候此函数就会执行，以前在驱动卸载 exit 函数里面要做的事情就放到此函数中来。比如，使用 iounmap 释放内存、删除 cdev，注销设备号等等。
第 50-53 行， xxx_of_match 匹配表，如果使用设备树的话将通过此匹配表进行驱动和设备的匹配。第 51 行设置了一个匹配项，此匹配项的 compatible 值为“xxx-gpio”，因此当设备树中设备节点的 compatible 属性值为“xxx-gpio”的时候此设备就会与此驱动匹配。第 52 行是一个标记， of_device_id 表最后一个匹配项必须是空的。
第58-65行，定义一个 platform_driver 结构体变量 xxx_driver，表示 platform 驱动，第 59-62行设置 paltform_driver 中的 device_driver 成员变量的 name 和 of_match_table 这两个属性。其中name 属性用于传统的驱动与设备匹配，也就是检查驱动和设备的 name 字段是不是相同。of_match_table 属性就是用于设备树下的驱动与设备检查。对于一个完整的驱动程序，必须提供有设备树和无设备树两种匹配方法。最后 63 和 64 这两行设置 probe 和 remove 这两成员变量。
第68-71行，驱动入口函数，调用platform_driver_register函数向Linux内核注册一个platform驱动，也就是上面定义的 xxx_driver 结构体变量。
第 74~77 行，驱动出口函数，调用 platform_driver_unregister 函数卸载前面注册的 platform驱动。
总体来说， platform 驱动还是传统的字符设备驱动、块设备驱动或网络设备驱动，只是套上了一张“platform” 的皮，目的是为了使用总线、驱动和设备这个驱动模型来实现驱动的分离与分层。
platform 设备
platform 驱动已经准备好了，我们还需要 platform 设备，否则的话单单一个驱动也做不了什么。 platform_device 这个结构体表示 platform 设备，这里我们要注意，如果内核支持设备树的话就不要再使用 platform_device 来描述设备了，因为改用设备树去描述了。当然了，你如果一定要用 platform_device 来描述设备信息的话也是可以的。
在以前不支持设备树的Linux版本中，用户需要编写platform_device变量来描述设备信息，然后使用 platform_device_register 函数将设备信息注册到 Linux 内核中，此函数原型如下所示：
int platform_device_register(struct platform_device *pdev)
函数参数和返回值含义如下：
pdev：要注册的 platform 设备。
返回值： 负数，失败； 0，成功。
如果不再使用 platform 的话可以通过 platform_device_unregister 函数注销掉相应的 platform设备， platform_device_unregister 函数原型如下：
void platform_device_unregister(struct platform_device *pdev)
函数参数和返回值含义如下：
pdev：要注销的 platform 设备。
返回值： 无。
platform 设备信息框架如下所示：
1 /* 寄存器地址定义*/
2 #define PERIPH1_REGISTER_BASE (0X20000000) /* 外设 1 寄存器首地址 */
3 #define PERIPH2_REGISTER_BASE (0X020E0068) /* 外设 2 寄存器首地址 */
4 #define REGISTER_LENGTH 4
5
6 /* 资源 */
7 static struct resource xxx_resources[] = {
8 [0] = {
9 .start = PERIPH1_REGISTER_BASE,
10 .end = (PERIPH1_REGISTER_BASE + REGISTER_LENGTH - 1),
11 .flags = IORESOURCE_MEM,
12 },
13 [1] = {
14 .start = PERIPH2_REGISTER_BASE,
15 .end = (PERIPH2_REGISTER_BASE + REGISTER_LENGTH - 1),
16 .flags = IORESOURCE_MEM,
17 },
18 };
19
20 /* platform 设备结构体 */
21 static struct platform_device xxxdevice = {
22 .name = "xxx-gpio",
23 .id = -1,
24 .num_resources = ARRAY_SIZE(xxx_resources),
25 .resource = xxx_resources,
26 };
27
28 /* 设备模块加载 */
29 static int __init xxxdevice_init(void)
30 {
31 return platform_device_register(&xxxdevice);
32 }
33
34 /* 设备模块注销 */
35 static void __exit xxx_resourcesdevice_exit(void)
36 {
37 platform_device_unregister(&xxxdevice);
38 }
39
40 module_init(xxxdevice_init);
41 module_exit(xxxdevice_exit);
42 MODULE_LICENSE("GPL");
43 MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");
第 7-18 行，数组 xxx_resources 表示设备资源，一共有两个资源，分别为设备外设 1 和外设 2 的寄存器信息。因此 flags 都为 IORESOURCE_MEM，表示资源为内存类型的。
第 21-26 行， platform 设备结构体变量，注意 name 字段要和所使用的驱动中的 name 字段一致，否则驱动和设备无法匹配成功。 num_resources 表示资源大小，其实就是数组 xxx_resources的元素数量，这里用 ARRAY_SIZE 来测量一个数组的元素个数。
第 29-32 行，设备模块加载函数，在此函数中调用 platform_device_register 向 Linux 内核注册 platform 设备。
第 35-38 行，设备模块卸载函数，在此函数中调用 platform_device_unregister 从 Linux 内核中卸载 platform 设备。
当 Linux 内核支持了设备树以后就不需要用户手动去注册 platform 设备了。因为设备信息都放到了设备树中去描述，Linux 内核启动的时候会从设备树中读取设备信息，然后将其组织成 platform_device 形式，至于设备树到 platform_device 的具体过程就不去详细的追究了。
设备树下的 platform 驱动
platform 驱动框架分为总线、设备和驱动，其中总线不需要我们这些驱动程序员去管理，这个是 Linux 内核提供的，我们在编写驱动的时候只要关注于设备和驱动的具体实现即可。在没有设备树的 Linux 内核下，我们需要分别编写并注册 platform_device 和 platform_driver，分别代表设备和驱动。在使用设备树的时候，设备的描述被放到了设备树中，因此 platform_device 就不需要我们去编写了，我们只需要实现 platform_driver 即可。在编写基于设备树的 platform 驱动的时候我们需要注意一下几点：
1、在设备树中创建设备节点
毫无疑问，肯定要先在设备树中创建设备节点来描述设备信息，重点是要设置好 compatible属性的值，因为 platform 总线需要通过设备节点的 compatible 属性值来匹配驱动！这点要切记。比如，我们可以编写如下所示的设备节点来描述我们本章实验要用到的 LED 这个设备：
1 gpioled {
2 #address-cells = <1>;
3 #size-cells = <1>;
4 compatible = "atkalpha-gpioled";
5 pinctrl-names = "default";
6 pinctrl-0 = <&pinctrl_led>;
7 led-gpio = <&gpio1 3 GPIO_ACTIVE_LOW>;
8 status = "okay";
9 };
2、编写 platform 驱动的时候要注意兼容属性
在使用设备树的时候 platform 驱动会通过 of_match_table 来保存兼容性值，也就是表明此驱动兼容哪些设备。所以，of_match_table 将会尤为重要，比如本例程的 platform 驱动中 platform_driver 就可以按照如下所示设置：
1 static const struct of_device_id leds_of_match[] = {
2 { .compatible = "atkalpha-gpioled" }, /* 兼容属性 */
3 { /* Sentinel */ }
4 };
5
6 MODULE_DEVICE_TABLE(of, leds_of_match);
7
8 static struct platform_driver leds_platform_driver = {
9 .driver = {
10 .name = "imx6ul-led",
11 .of_match_table = leds_of_match,
12 },
13 .probe = leds_probe,
14 .remove = leds_remove,
15 };
第 1-4 行， of_device_id 表，也就是驱动的兼容表，是一个数组，每个数组元素为 of_device_id类型。每个数组元素都是一个兼容属性，表示兼容的设备，一个驱动可以跟多个设备匹配。这里我们仅仅匹配了一个设备，那就是上面创建的 gpioled 这个设备。第 2 行的 compatible 值为“atkalpha-gpioled”，驱动中的 compatible 属性和设备中的 compatible 属性相匹配，因此驱动中对应的 probe 函数就会执行。注意第 3 行是一个空元素，在编写 of_device_id 的时候最后一个元素一定要为空！
第 6 行， 通过 MODULE_DEVICE_TABLE 声明一下 leds_of_match 这个设备匹配表。
第 11 行，设置 platform_driver 中的 of_match_table 匹配表为上面创建的 leds_of_match，至此我们就设置好了 platform 驱动的匹配表了。
3、编写 platform 驱动
基于设备树的 platform 驱动和无设备树的 platform 驱动基本一样，都是当驱动和设备匹配成功以后就会执行 probe 函数。我们需要在 probe 函数里面执行字符设备驱动那一套，当注销驱动模块的时候 remove 函数就会执行，都是大同小异的。
#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/semaphore.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/irq.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/poll.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/fcntl.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>
/***************************************************************
Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.
文件名 : leddriver.c
作者 : 左忠凯
版本 : V1.0
描述 : 设备树下的platform驱动
其他 : 无
论坛 : www.openedv.com
日志 : 初版V1.0 2019/8/13 左忠凯创建
***************************************************************/
#define LEDDEV_CNT 1 /* 设备号长度 */
#define LEDDEV_NAME "dtsplatled" /* 设备名字 */
#define LEDOFF 0
#define LEDON 1
/* leddev设备结构体 */
struct leddev_dev{
dev_t devid; /* 设备号 */
struct cdev cdev; /* cdev */
struct class *class; /* 类 */
struct device *device; /* 设备 */
int major; /* 主设备号 */
struct device_node *node; /* LED设备节点 */
int led0; /* LED灯GPIO标号 */
};
struct leddev_dev leddev; /* led设备 */
/*
* @description : LED打开/关闭
* @param - sta : LEDON(0) 打开LED，LEDOFF(1) 关闭LED
* @return : 无
*/
void led0_switch(u8 sta)
{
if (sta == LEDON )
gpio_set_value(leddev.led0, 0);
else if (sta == LEDOFF)
gpio_set_value(leddev.led0, 1);
}
/*
* @description : 打开设备
* @param - inode : 传递给驱动的inode
* @param - filp : 设备文件，file结构体有个叫做private_data的成员变量
* 一般在open的时候将private_data指向设备结构体。
* @return : 0 成功;其他 失败
*/
static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
filp->private_data = &leddev; /* 设置私有数据 */
return 0;
}
/*
* @description : 向设备写数据
* @param - filp : 设备文件，表示打开的文件描述符
* @param - buf : 要写给设备写入的数据
* @param - cnt : 要写入的数据长度
* @param - offt : 相对于文件首地址的偏移
* @return : 写入的字节数，如果为负值，表示写入失败
*/
static ssize_t led_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
int retvalue;
unsigned char databuf[2];
unsigned char ledstat;
retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt);
if(retvalue < 0) {
printk("kernel write failed!\\r\\n");
return -EFAULT;
}
ledstat = databuf[0];
if (ledstat == LEDON) {
led0_switch(LEDON);
} else if (ledstat == LEDOFF) {
led0_switch(LEDOFF);
}
return 0;
}
/* 设备操作函数 */
static struct file_operations led_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = led_open,
.write = led_write,
};
/*
* @description : flatform驱动的probe函数，当驱动与
* 设备匹配以后此函数就会执行
* @param - dev : platform设备
* @return : 0，成功;其他负值,失败
*/
static int led_probe(struct platform_device *dev)
{
printk("led driver and device was matched!\\r\\n");
/* 1、设置设备号 */
if (leddev.major) {
leddev.devid = MKDEV(leddev.major, 0);
register_chrdev_region(leddev.devid, LEDDEV_CNT, LEDDEV_NAME);
} else {
alloc_chrdev_region(&leddev.devid, 0, LEDDEV_CNT, LEDDEV_NAME);
leddev.major = MAJOR(leddev.devid);
}
/* 2、注册设备 */
cdev_init(&leddev.cdev, &led_fops);
cdev_add(&leddev.cdev, leddev.devid, LEDDEV_CNT);
/* 3、创建类 */
leddev.class = class_create(THIS_MODULE, LEDDEV_NAME);
if (IS_ERR(leddev.class)) {
return PTR_ERR(leddev.class);
}
/* 4、创建设备 */
leddev.device = device_create(leddev.class, NULL, leddev.devid, NULL, LEDDEV_NAME);
if (IS_ERR(leddev.device)) {
return PTR_ERR(leddev.device);
}
/* 5、初始化IO */
leddev.node = of_find_node_by_path("/gpioled");
if (leddev.node == NULL){
printk("gpioled node nost find!\\r\\n");
return -EINVAL;
}
leddev.led0 = of_get_named_gpio(leddev.node, "led-gpio", 0);
if (leddev.led0 < 0) {
printk("can't get led-gpio\\r\\n");
return -EINVAL;
}
gpio_request(leddev.led0, "led0");
gpio_direction_output(leddev.led0, 1); /* led0 IO设置为输出，默认高电平 */
return 0;
}
/*
* @description : platform驱动的remove函数，移除platform驱动的时候此函数会执行
* @param - dev : platform设备
* @return : 0，成功;其他负值,失败
*/
static int led_remove(struct platform_device *dev)
{
gpio_set_value(leddev.led0, 1); /* 卸载驱动的时候关闭LED */
cdev_del(&leddev.cdev); /* 删除cdev */
unregister_chrdev_region(leddev.devid, LEDDEV_CNT); /* 注销设备号 */
device_destroy(leddev.class, leddev.devid);
class_destroyplatform总线驱动代码分析
Linux 设备驱动开发 —— platform设备驱动应用实例解析
linux platform device/driver--Platform Device和Platform_driver注册过程之代码对比