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Linux Platform驱动模型(二) _驱动方法【转】

简介:

转自:http://www.cnblogs.com/xiaojiang1025/archive/2017/02/06/6367910.html

Linux设备树语法详解Linux Platform驱动模型(一) _设备信息中我们讨论了设备信息的写法,本文主要讨论平台总线中另外一部分-驱动方法,将试图回答下面几个问题:

  1. 如何填充platform_driver对象?
  2. 如何将驱动方法对象注册到平台总线中?

正文前的一点罗嗦

写驱动也有一段时间了,可以发现,其实驱动本质上只做了两件事:向上提供接口,向下控制硬件,当然,这里的向上并不是直接提供接口到应用层,而是提供接口给内核再由内核间接的将我们的接口提供给应用层。而写驱动也是有一些套路可寻的,拿到一个硬件,我们大体可以按照下面的流程写一个驱动:

  1. 确定驱动架构:根据硬件连接方式结合分层/分离思想设计驱动的基本结构
  2. 确定驱动对象:内核中的一个驱动/设备就是一个对象,1.定义,2.初始化,3.注册,4.注销
  3. 向上提供接口:根据业务需要确定提供cdev/proc/sysfs哪种接口
  4. 向下控制硬件:1.查看原理图确定引脚和控制逻辑,2.查看芯片手册确定寄存器配置方式,3.进行内存映射,4.实现控制逻辑

认识驱动方法对象

内核用platform_driver结构来表示一个驱动方法对象

//include/linux/device.h
173 struct platform_driver {                 
174         int (*probe)(struct platform_device *);
175         int (*remove)(struct platform_device *);
176         void (*shutdown)(struct platform_device *);
177         int (*suspend)(struct platform_device *, pm_message_t state);
178         int (*resume)(struct platform_device *);
179         struct device_driver driver;
180         const struct platform_device_id *id_table;
181         bool prevent_deferred_probe;
182 };

在这个结构中,我们主要关心以下几个成员

struct platform_driver
--174-->探测函数,如果驱动匹配到了目标设备,总线会自动回调probe函数,必须实现,下面详细讨论
--175-->释放函数,如果匹配到的设备从总线移除了,总线会自动回调remove函数,必须实现
--179-->platform_driver的父类,我们接下来讨论
--180-->用于C语言写的设备信息,下面详细讨论

platform_driver里面有些内容需要在父类driver中实现,

 //include/linux/device.h
 228 struct device_driver {     
 229         const char              *name;
 230         struct bus_type         *bus;
 231        
 232         struct module           *owner;
 233         const char              *mod_name;      /* used for built-in modules */
 234 
 235         bool suppress_bind_attrs;       /* disables bind/unbind via sysfs */
 236        
 237         const struct of_device_id       *of_match_table;
 238         const struct acpi_device_id     *acpi_match_table;
 239 
 240         int (*probe) (struct device *dev);
 241         int (*remove) (struct device *dev);
 242         void (*shutdown) (struct device *dev);
 243         int (*suspend) (struct device *dev, pm_message_t state);
 244         int (*resume) (struct device *dev);
 245         const struct attribute_group **groups;
 246 
 247         const struct dev_pm_ops *pm;
 248   
 249         struct driver_private *p;
 250 };

下面是我们关心的几个成员

struct device_driver
--229-->驱动名,如果这个驱动只匹配一个C语言的设备,那么可以通过name相同来匹配
--230-->总线类型,这个成员由内核填充
--232-->owner,通常就写THIS_MODULE
--237-->of_device_id顾名思义就是用来匹配用设备树写的设备信息,下面详细讨论
--249-->私有数据

driver与device的匹配

设备信息有三种表达方式,而一个驱动是可以匹配多个设备的,平台总线中的驱动要具有三种匹配信息的能力,基于这种需求,platform_driver中使用不同的成员来进行相应的匹配。

of_match_table

对于使用设备树编码的设备信息,我们使用其父类device_driver中的of_match_table就是用来匹配

//include/linux/mod_devicetable.h
220 /*
221  * Struct used for matching a device
222  */
223 struct of_device_id                                      
224 {
225         char    name[32];
226         char    type[32];
227         char    compatible[128];
228         const void *data;
229 };

struct of_device_id
--225-->name[32]设备名
--226-->type[32]设备类型
--227-->重点!compatible[128]用于与设备树compatible属性值匹配的字符串
--228-->data驱动私有数据

对于一个驱动匹配多个设备的情况,我们使用struct of_device_id tbl[]来表示。

struct of_device_id of_tbl[] = {
    {.compatible = "xj4412,demo0",},
    {.compatible = "xj4412,demo1",},
    {},
};

id_table

对于使用C语言编码的设备信息,我们用platform_driver对象中的id_table就是用来匹配。我们使用struct platform_device_id ids[]来实现一个驱动匹配多个C语言编码的设备信息。

//include/linux/mod_deviceid.h
485 struct platform_device_id {
486         char name[PLATFORM_NAME_SIZE];
487         kernel_ulong_t driver_data;
488 }; 

struct platform_device_id
--486-->name就是设备名

下面这个例子就是用一个驱动来匹配两个分别叫"demo0"和"demo1"的设备,注意,数组最后的{}是一定要的,这个是内核判断数组已经结束的标志。

static struct platform_device_id tbl[] = {
    {"demo0"},
    {"demo1"},
    {},
};

name

如果platform_driver和C语言编码的platform_device是一一匹配的,我们还可以使用device_driver中的name来进行匹配

注册设备表

填充完platform_driver结构之后,我们应该将其中用到的设备表注册到内核,虽然不注册也可以工作,但是注册可以将我们表加入到相关文件中,便于内核管理设备。

MODULE_DEVICE_TABLE(类型, ID表);
设备树ID表
类型:of
C写的platform_device的ID表
类型:platform
C写的i2c设备的ID表
类型:i2c
C写的USB设备的ID表
类型:usb

匹配小结

细心的读者可能会发现,这么多方式都写在一个对象中,那如果我同时注册了三种匹配结构内核该用哪种呢?此时就需要我们搬出平台总线的匹配方式:

//drivers/base/platform.c
 748 static int platform_match(struct device *dev, struct device_driver *drv)  
 749 {
 750         struct platform_device *pdev = to_platform_device(dev);
 751         struct platform_driver *pdrv = to_platform_driver(drv);
 752 
 753         /* Attempt an OF style match first */
 754         if (of_driver_match_device(dev, drv))
 755                 return 1;
 756 
 757         /* Then try ACPI style match */
 758         if (acpi_driver_match_device(dev, drv))
 759                 return 1;
 760 
 761         /* Then try to match against the id table */
 762         if (pdrv->id_table)
 763                 return platform_match_id(pdrv->id_table, pdev) != NULL;
 764 
 765         /* fall-back to driver name match */
 766         return (strcmp(pdev->name, drv->name) == 0);
 767 }

从中不难看出,这几中形式的匹配是有优先级的:of_match_table>id_table>name,了解到这点,我们甚至可以构造出同时适应两种设备信息的平台驱动:

static struct platform_driver drv = {
    .probe  = demo_probe,
    .remove = demo_remove,

    .driver = {
        .name = "demo",
#ifdef CONFIG_OF
        .of_match_table = of_tbl,
#endif
    },

    .id_table = tbl,
};

此外,如果你追一下of_driver_match_device(),就会发现平台总线的最终的匹配是compatible,name,type三个成员,其中一个为NULL或""时表示任意,所以我们使用平台总线时总是使用compatile匹配设备树,而不是节点路径或节点名

probe()

probe即探测函数,如果驱动匹配到了目标设备,总线会自动回调probe函数,下面详细讨论。并把匹配到的设备信息封装策划嗯platform_device对象传入,里面主要完成下面三个工作

  1. 申请资源
  2. 初始化
  3. 提供接口(cdev/sysfs/proc)

显然,remove主要完成与probe相反的操作,这两个接口都是我们必须实现的。

在probe的工作中,最常见的就是提取设备信息,虽然总线会将设备信息封装成一个platform_device对象并传入probe函数,我们可以很容易的得到关于这个设备的所有信息,但是更好的方法就是直接使用内核API中相关的函数

/**
 * platform_get_resource - 获取资源
 * @dev: 平台总线设备
 * @type:资源类型,include/linux/ioport.h中有定义
 * @num: 资源索引,即第几个此类型的资源,从0开始
 */
struct resource *platform_get_resource(struct platform_device *dev,unsigned int type, unsigned int num)

注意,通过内核API(eg,上下这两个API)获取的resource如果是中断,那么只能是软中断号,而不是芯片手册/C语言设备信息/设备树设备信息中的硬中断号,但是此时获取的resource的flag是可以正确的反映该中断的触发方式的,只需要flag & IRQF_TRIGGER_MASK即可获取该中断的触发方式。

/**
 * platform_get_irq - 获取一个设备的中断号
 * @dev: 平台总线设备
 * @num: 中断号索引,即想要获取的第几个中断号,从0开始
 */
int platform_get_irq(struct platform_device *dev, unsigned int num)
/**
 * dev_get_platdata - 获取私有数据
 */
static inline void *dev_get_platdata(const struct device *dev){       
        return dev->platform_data;
}

注册/注销platform_driver对象

内核提供了两个API来注册/注销platform_driver对象到内核

/**
 * platform_driver_register - 注册
 */
int platform_driver_register(struct platform_driver *drv);
/**
 * platform_driver_unregister - 注销
 */
int platform_driver_unregister(struct platform_driver *drv);

在动态编译的情况下,我们往往在模块初始化函数中注册一个驱动方法对象,而在模块卸载函数中注销一个驱动方法对象,所以我们可以使用内核中如下的宏来提高代码复用

module_platform_driver(driver_name);

实例

这个实例同时使用了设备信息模块和设备树两种设备信息来源,不过最终使用的是设备树,需要注意的是,当我们用设备树的设备信息时,有一个成员platform_device.device.of_node来表示设备的节点,这样就允许我们使用丰富的设备树操作API来操作。

//#include "private.h"
/*
/{
    demo{
        compatible = "4412,demo0";
        reg = <0x5000000 0x2 0x5000008 0x2>;
        interrupt-parent = <&gic>;
        interrupts = <0 25 0>, <0 26 0>;
        intpriv = <0x12345678>;
        strpriv = "hello world";
    };
};
*/

struct privatedata {
    int val;
    char str[36];
};
static void getprivdata(struct device_node *np)
{
    struct property *prop;
    prop = of_find_property(np, "intpriv", NULL);
    if(prop)
        printk("private val: %x\n", *((int *)(prop->value)));

    prop = of_find_property(np, "strpriv", NULL);
    if(prop)
        printk("private str: %s\n", (char *)(prop->value) );
}

static int demo_probe(struct platform_device *pdev)
{
    int irq;
    struct resource *addr;
    struct privatedata *priv;
    
    printk(KERN_INFO "%s : %s : %d - entry.\n", __FILE__, __func__, __LINE__);

    priv = dev_get_platdata(&pdev->dev);
    if(priv){
        printk(KERN_INFO "%x : %s \n", priv->val, priv->str);       
    }else{
        getprivdata(pdev->dev.of_node);
    }

    addr = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
    if(addr){
        printk(KERN_INFO "0: %x : %d \n", addr->start, resource_size(addr));        
    }
    addr = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 1);
    if(addr){
        printk(KERN_INFO "1: %x : %d \n", addr->start, resource_size(addr));        
    }
    addr = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 2);
    if(!addr){
        printk(KERN_INFO "No 2 resource\n");        
    }

    irq = platform_get_irq(pdev, 0);
    if(0 > irq){
        return irq;
    }else{
        printk(KERN_INFO "irq 0: %d \n", irq);      
    }
    irq = platform_get_irq(pdev, 1);
    if(0 > irq){
        return irq;
    }else{
        printk(KERN_INFO "irq 0: %d \n", irq);      
    }

    irq = platform_get_irq(pdev, 2);
    if(0 > irq){
            printk(KERN_INFO "No 2 irq\n");     
    }

    return 0;
}

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

static struct platform_device_id tbl[] = {
    {"demo0"},
    {"demo1"},
    {},
};
MODULE_DEVICE_TABLE(platform, tbl);

#ifdef CONFIG_OF
struct of_device_id of_tbl[] = {
    {.compatible = "4412,demo0",},
    {.compatible = "4412,demo1",},
    {},
};
#endif

//1. alloc obj
static struct platform_driver drv = {
    .probe  = demo_probe,
    .remove = demo_remove,

    .driver = {
        .name = "demo",
#ifdef CONFIG_OF
        .of_match_table = of_tbl,
#endif
    },

    .id_table = tbl,
};


static int __init drv_init(void)
{
    //get command and pid
    printk(KERN_INFO "(%s:pid=%d), %s : %s : %d - entry.\n",current->comm, current->pid, __FILE__, __func__, __LINE__);
    return platform_driver_register(&drv);
}
static void __exit drv_exit(void)
{
    //get command and pid
    printk(KERN_INFO "(%s:pid=%d), %s : %s : %d - leave.\n",current->comm, current->pid, __FILE__, __func__, __LINE__);

    platform_driver_unregister(&drv);
}
module_init(drv_init);
module_exit(drv_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");




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