Linux设备模型之platform总线

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一:前言
Platform总线是kernel中最近加入的一种虚拟总线.在近版的2.6kernel中,很多驱动都用platform改写了.只有在分析完platform总线之后,才能继续深入下去分析.在分析完sysfs和设备驱动模型之后,这部份应该很简单了.闲言少叙.步入正题.GO.GO!以下的源代码分析是基于2.6.25的.
二:platform概貌
在分析源代码之前,先在内核代码中找一个platform架构的驱动程序.下面以i8042芯片的驱动为例进行分析.
在linux-2.6.25/drivers/input/serio/i8042.c的intel 8042的初始化入口中,有以下代码分段:
static int __init i8042_init(void)
{
     ……
err = platform_driver_register(&i8042_driver);
  if (err)
       goto err_platform_exit;

  i8042_platform_device = platform_device_alloc("i8042", -1);
     if (!i8042_platform_device) {
         err = -ENOMEM;
         goto err_unregister_driver;
     }

     err = platform_device_add(i8042_platform_device);
     if (err)
         goto err_free_device;
     ……
}
我们在上面的程序片段中看到,驱动程序先注册了一个platform device.然后又添加了一个platform device.这里就涉及到了platform的两个最主要的操作,一个设备驱动注册,一个设备注册.
要了解platform总线的来龙去脉.得从它的初始化开始.

三:platform初始化
Platform总线的初始化是在linux-2.6.25/drivers/base/platform.c中的platform_bus_init()完成的,代码如下:
int __init platform_bus_init(void)
{
     int error;

     error = device_register(&platform_bus);
     if (error)
         return error;
     error =  bus_register(&platform_bus_type);
     if (error)
         device_unregister(&platform_bus);
     return error;
}
上面代码中调用的子函数在>中已经分析过了.这段初始化代码创建了一个名为 “platform”的设备.后续platform的设备都会以此为parent.在sysfs中表示为:所有platform类型的设备都会添加在platform_bus所代码的目录下.即 /sys/devices/platform下面.
接着,这段初始化代码又创建了一个名为“platform”的总线.
platform_bus_type的定义如下:
struct bus_type platform_bus_type = {
     .name         = "platform",
     .dev_attrs    = platform_dev_attrs,
     .match        = platform_match,
     .uevent       = platform_uevent,
     .suspend = platform_suspend,
     .suspend_late = platform_suspend_late,
     .resume_early = platform_resume_early,
     .resume       = platform_resume,
};
我们知道,在bus_type中包含了诸如设备与驱动匹配.hotplug事件等很多重要的操作.这些操作在分析platform设备注册与platform驱动注册的时候依次分析.

四:platform device注册
在intel 8042的驱动代码中,我们看到注册一个platform device分为了两部分,一部份是创建一个platform device结构,另一部份是将其注册到总线中.先来看第一个接口.
struct platform_device *platform_device_alloc(const char *name, int id)
{
     struct platform_object *pa;

     pa = kzalloc(sizeof(struct platform_object) + strlen(name), GFP_KERNEL);
     if (pa) {
         strcpy(pa->name, name);
         pa->pdev.name = pa->name;
         pa->pdev.id = id;
         device_initialize(&pa->pdev.dev);
         pa->pdev.dev.release = platform_device_release;
     }

     return pa ? &pa->pdev : NULL;
}
这段代码主要初始化了封装在struct platform_object中的struct device.
Struct platform_object结构定义如下:
struct platform_object {
     struct platform_device pdev;
     char name[1];
};
在定义中,定义name为一个长度.所以,才有了platform_device_alloc()中分配struct platform_object的时候多加了名称的长度:
pa = kzalloc(sizeof(struct platform_object) + strlen(name), GFP_KERNEL);
struct device结构如下:
struct platform_device {
     const char    * name;
     int      id;
     struct device dev;
     u32      num_resources;
     struct resource    * resource;
};
在这个结构里封装了struct device.struct resource. struct resource这个结构在此之前没有接触过,这个结构表示设备所拥有的资源.即I/O端口或者是I/O映射内存.

platform_device_add()代码分段分析如下:
int platform_device_add(struct platform_device *pdev)
{
     int i, ret = 0;

     if (!pdev)
         return -EINVAL;

     if (!pdev->dev.parent)
         pdev->dev.parent = &platform_bus;

     pdev->dev.bus = &platform_bus_type;

初始化设备的parent为platform_bus.初始化驱备的总线为platform_bus_type.回忆platform初始化的时候.这两个东东这里终于派上用场了.

     if (pdev->id != -1)
         snprintf(pdev->dev.bus_id, BUS_ID_SIZE, "%s.%d", pdev->name,
               pdev->id);
     else
         strlcpy(pdev->dev.bus_id, pdev->name, BUS_ID_SIZE);
设置设备struct device 的bus_id成员.留心这个地方,在以后还需要用到这个的.

     for (i = 0; i num_resources; i++) {
         struct resource *p, *r = &pdev->resource;

         if (r->name == NULL)
              r->name = pdev->dev.bus_id;

         p = r->parent;
         if (!p) {
              if (r->flags & IORESOURCE_MEM)
                   p = &iomem_resource;
              else if (r->flags & IORESOURCE_IO)
                   p = &ioport_resource;
         }

         if (p && insert_resource(p, r)) {
              printk(KERN_ERR
                     "%s: failed to claim resource %d\n",
                     pdev->dev.bus_id, i);
              ret = -EBUSY;
              goto failed;
         }
     }

如果设备指定了它所拥有的资源,将这些资源分配给它.如果分配失败,则失败退出.从代码中可以看出.如果struct resource的flags域被指定为IORESOURCE_MEM.则所表示的资源为I/O映射内存.如果指定为IORESOURCE_IO.则所表示的资源为I/O端口.

     pr_debug("Registering platform device '%s'. Parent at %s\n",
          pdev->dev.bus_id, pdev->dev.parent->bus_id);

     ret = device_add(&pdev->dev);
     if (ret == 0)
         return ret;

failed:
     while (--i >= 0)
         if (pdev->resource.flags & (IORESOURCE_MEM|IORESOURCE_IO))
              release_resource(&pdev->resource);
     return ret;
}
device_add()已经很熟悉了吧.没错,它就是将设备注册到指定的bus_type.
在分析linux设备模型的时候,曾说过.调用device_add()会产生一个hotplug事件.platform device的hotplug与一般的device事件相比.它还要它所属bus_type的uevent().对这个流程不熟悉的可以参照>.platform device所属的bus_type为platform_bus_type.它的uevent()接口代码如下:
static int platform_uevent(struct device *dev, struct kobj_uevent_env *env)
{
     struct platform_device *pdev = to_platform_device(dev);

     add_uevent_var(env, "MODALIAS=platform:%s", pdev->name);
     return 0;
}
上面的代码很简单,它就是在环境变量中添加一项MODALIAS.

五:platform driver的注册
在intel 8024的驱动代码中看到.platform driver注册的接口为:
int platform_driver_register(struct platform_driver *drv)
{
     drv->driver.bus = &platform_bus_type;
     if (drv->probe)
         drv->driver.probe = platform_drv_probe;
     if (drv->remove)
         drv->driver.remove = platform_drv_remove;
     if (drv->shutdown)
         drv->driver.shutdown = platform_drv_shutdown;
     if (drv->suspend)
         drv->driver.suspend = platform_drv_suspend;
     if (drv->resume)
         drv->driver.resume = platform_drv_resume;
     return driver_register(&drv->driver);
}
struct platform_driver主要封装了struct device_driver结构.如下:
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 (*suspend_late)(struct platform_device *, pm_message_t state);
     int (*resume_early)(struct platform_device *);
     int (*resume)(struct platform_device *);
     struct device_driver driver;
};
在这个接口里,它指定platform driver的所属总线.如果在struct platform_driver指定了各项接口的操作,就会为struct device_driver中的相应接口赋值.
不要被上面的platform_drv_XXX吓倒了,它们其实很简单,就是将struct device转换为struct platform_device和struct platform_driver.然后调用platform_driver中的相应接口函数
最后, platform_driver_register()将驱动注册到总线上.
这样,总线上有设备,又有驱动,就会进行设备与匹配的过程,调用的相应接口为:
bus ->match --- > bus->probe/driver->probe (如果总线的probe操作不存在,就会调用设备的probe接口).
这样,我们又回到platform_bus_type中的各项操作了.
对应的match接口如下:
static int platform_match(struct device *dev, struct device_driver *drv)
{
     struct platform_device *pdev;

     pdev = container_of(dev, struct platform_device, dev);
     return (strncmp(pdev->name, drv->name, BUS_ID_SIZE) == 0);
}
从代码中看出.如果要匹配成功,那么设备与驱动的名称必须要一致.
platform_bus_type中没有指定probe接口,所以,会转至驱动的probe接口,在platform_driver_register()中.将其probe接口指定为了platform_drv_probe.这个函数又会将操作回溯到struct platform_driver的probe接口中.
到这里,platform driver的注册过程就会析完了.

六:小结
在本小节里,我们以linux设备模型为基础.分析虚拟总线platform的架构.对其hotplug事件,以及设备与驱动的匹配过程做了非常详细的分析.这部份知识是我们深入理解具体设备驱动的基础.


本文来自ChinaUnix博客，如果查看原文请点：http://blog.chinaunix.net/u3/96265/showart_1922211.html