Linux驱动开发——（九）platform设备驱动

目录

一、Linux驱动的分离

二、Linux驱动的分层

三、platform平台驱动模型简介

3.1 platform_driver结构体

3.2 device_driver结构体

3.3 platform驱动API函数

四、驱动代码

一、Linux驱动的分离

对于Linux这种庞大而复杂的系统，需要非常注重代码的重用性，否则Linux内核中将会存在大量无意义的重复代码。假设现在有三个平台A、B和C，该三个平台都有MPU6050这个I2C接口的六轴传感器，如果按照写裸机I2C驱动的思路，每个平台都有一个MPU6050的驱动，因此编写出来的最简单的驱动框架如图：

如果再来几个I2C设备，比如AT24C02、FT5206(电容触摸屏)等，按照上图的写法，那么设备端的驱动将再重复编写好几次。显然在Linux驱动程序中这种写法是不推荐的，最好的做法就是每个平台的I2C控制器都提供一个统一的接口(主机驱动)，每个设备也只提供一个驱动程序(设备驱动)，每个设备通过统一的I2C接口驱动来访问，这样就可以大大简化驱动文件: 

此时如果再来几个I2C设备，比如AT24C02、FT5206(电容触摸屏)等，那么就是：

 这便是驱动的分隔，即将主机驱动和设备驱动分隔开来，比如I2C、SPI等等都会采用驱动分隔的方式来简化驱动的开发。

在实际的驱动开发中，主机控制器驱动一般由半导体厂家编写好，而设备驱动一般也由设备器件的厂家编写好，我们只需要提供设备信息即可。

驱动只负责驱动，设备只负责设备，将两者进行匹配即可（相当于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）——即Linux中的总线(bus)、驱动(driver)和设备(device)模型：

当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，总线也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，platform驱动就是这一思想下的产物。

二、Linux驱动的分层

网络有7层模型，不同的层负责不同的内容。同样的， Linux下的驱动往往也是分层的，分层的目的也是为了在不同的层处理不同的内容。

比如input子系统（经常所使用到）负责管理所有跟输入有关的驱动，包括键盘、鼠标、触摸等，最底层的就是设备原始驱动，负责获取输入设备的原始值，获取到的输入事件上报给input核心层。 input核心层会处理各种IO模型，并且提供file_operations操作集合。在编写输入设备驱动的时候只需要处理好输入事件的上报即可，至于如何处理这些上报的输入事件那是上层去考虑的。

三、platform平台驱动模型简介

platform驱动框架分为总线、设备和驱动，其中总线是Linux内核提供的，编写驱动时只需要关注设备（platform_device）和驱动（platform_driver）的具体实现即可。在无设备树的Linux内核下，需要分别编写并注册platform_device和platform_driver；在使用设备树时，设备的描述被放到了设备树中，因此platform_device不用编写，只需要实现platform_driver即可。

3.1 platform_driver结构体

platform_driver结构体表示platform驱动，此结构体定义在文件include/linux/platform_device.h中：

struct platform_driver { 
    int (*probe)(struct platform_device *); 
    int (*remove)(struct platform_device *); 
    void (*shutdown)(struct platform_device *); 
    int (*suspend)(struct platform_device *, pm_message_t state); 
    int (*resume)(struct platform_device *); 
    struct device_driver driver; 
    const struct platform_device_id *id_table; 
    bool prevent_deferred_probe; 
};

probe函数：当驱动与设备匹配成功以后probe函数就会执行。

driver成员：device_driver结构体变量，Linux内核里大量使用面向对象的思维，device_driver相当于基类，提供了最基础的驱动框架。plaform_driver继承了这个基类，然后在此基础上又添加了一些特有的成员变量。

id_table：platform总线匹配驱动和设备的时候采用的一种方法， id_table是个表 （数组)，每个元素的类型为platform_device_id：

struct platform_device_id { 
    char name[PLATFORM_NAME_SIZE]; 
    kernel_ulong_t driver_data; 
};

3.2 device_driver结构体

device_driver结构体定义在include/linux/device.h：

struct device_driver { 
    const char *name; 
    struct bus_type *bus; 

    struct module *owner; 
    const char *mod_name; /* used for built-in modules */ 

    bool suppress_bind_attrs; /* disables bind/unbind via sysfs */ 

    const struct of_device_id *of_match_table; 
    const struct acpi_device_id *acpi_match_table; 

    int (*probe) (struct device *dev); 
    int (*remove) (struct device *dev); 
    void (*shutdown) (struct device *dev); 
    int (*suspend) (struct device *dev, pm_message_t state); 
    int (*resume) (struct device *dev); 
    const struct attribute_group **groups; 

    const struct dev_pm_ops *pm; 

    struct driver_private *p; 
};

of_match_table：采用设备树时驱动所使用的匹配表（数组），每个匹配项都为of_device_id结构体类型，此结构体定义在文件include/linux/mod_devicetable.h中，内容如下：

struct of_device_id { 
    char name[32]; 
    char type[32]; 
    char compatible[128]; 
    const void *data; 
};

compatible：对于设备树而言，通过设备节点的compatible属性值和of_match_table中每个项目的compatible成员变量进行比较，如果有相等的就表示设备和此驱动匹配成功。

注意，of_device_id表最后一个匹配项必须是空的！

3.3 platform驱动API函数

在编写platform驱动时，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：

int platform_driver_register (struct platform_driver *driver) 

driver：要注册的platform驱动。
返回值：负数即失败；0即成功。

驱动卸载函数中通过platform_driver_unregister函数卸载platform驱动：

void platform_driver_unregister(struct platform_driver *drv)

drv：要卸载的platform驱动。
返回值：无。

四、驱动代码

platform驱动框架：

struct xxx_dev{ 
    struct cdev cdev; 
    /* 设备结构体其他具体内容 */ 
}; 

struct xxx_dev xxxdev; /* 定义个设备结构体变量 */ 

static int xxx_open(struct inode *inode, struct file *filp) 
{ 
    /* 函数具体内容 */ 
    return 0; 
} 

static ssize_t xxx_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt) 
{ 
    /* 函数具体内容 */ 
    return 0; 
} 
 
/*
* 字符设备驱动操作集 
*/ 
static struct file_operations xxx_fops = { 
    .owner = THIS_MODULE, 
    .open = xxx_open, 
    .write = xxx_write, 
}; 

/* 
* platform驱动的probe函数 
* 驱动与设备匹配成功以后此函数就会执行 
*/ 
static int xxx_probe(struct platform_device *dev) 
{ 
    ...... 
    cdev_init(&xxxdev.cdev, &xxx_fops); /* 注册字符设备驱动 */ 
    /* 函数具体内容 */ 
    return 0; 
} 

static int xxx_remove(struct platform_device *dev) 
{ 
    ...... 
    cdev_del(&xxxdev.cdev);/* 删除cdev */ 
    /* 函数具体内容 */ 
    return 0; 
} 

/* 匹配列表 */ 
static const struct of_device_id xxx_of_match[] = { 
    { .compatible = "xxx-gpio" }, 
    { /* Sentinel */ } 
}; 

/* 
* platform平台驱动结构体 
*/ 
static struct platform_driver xxx_driver = { 
    .driver = { 
        .name = "xxx", 
        .of_match_table = xxx_of_match, 
    }, 
    .probe = xxx_probe,
    .remove = xxx_remove, 
}; 

/* 驱动模块加载 */ 
static int __init xxxdriver_init(void) 
{ 
    return platform_driver_register(&xxx_driver); 
} 
 
/* 驱动模块卸载 */ 
static void __exit xxxdriver_exit(void) 
{ 
    platform_driver_unregister(&xxx_driver); 
} 

module_init(xxxdriver_init); 
module_exit(xxxdriver_exit); 
MODULE_LICENSE("GPL");