Linux-Gerätetreiberplattform: eine einfache Möglichkeit, eingebettete Geräte zu beschreiben und zu verwalten

Haben Sie sich jemals gefragt, wie Sie Treiber für Ihre eingebetteten Geräte unter Linux schreiben können? Haben Sie sich jemals gefragt, wie Sie Ihren Treiber unter Linux an verschiedene Hardwareplattformen und Architekturen anpassen können? Haben Sie jemals darüber nachgedacht, wie Sie Ihren Treiber in die Lage versetzen können, einige erweiterte Funktionen in Linux-Systemen zu implementieren, wie z. B. Hot-Plugging, Energieverwaltung, Gerätefreigabe usw.? Wenn Sie sich für diese Themen interessieren, stellt Ihnen dieser Artikel eine effektive Methode zum Erreichen dieser Ziele vor – die Linux-Gerätetreiberplattform. Plattform ist eine Datenstruktur zur Beschreibung eingebetteter Geräte. Sie ermöglicht die einfache und einheitliche Weitergabe der Informationen und Attribute eingebetteter Geräte an den Kernel und ermöglicht so die Geräteidentifizierung und den Treiber. Die Plattform ist auch ein Mechanismus zur Erzielung von Hardwareunabhängigkeit. Sie ermöglicht es Ihnen, die Konfiguration und Verwaltung eingebetteter Geräte auf flexible und portable Weise zu trennen und so eine Unterstützung für mehrere Plattformen zu erreichen. Die Plattform ist auch ein Framework zur Implementierung erweiterter Funktionen. Sie ermöglicht die standardmäßige und universelle Definition und Verwendung der Schnittstellen und Protokolle verschiedener eingebetteter Geräte und ermöglicht so Hot-Plugging, Energieverwaltung, Gerätefreigabe usw. Funktion. In diesem Artikel werden die Anwendung und Rolle der Plattform in Linux-Gerätetreibern anhand der Grundkonzepte der Plattform, der Grammatikregeln, der Schreibmethoden, des Registrierungsprozesses, der Matching-Methoden usw. im Detail vorgestellt und Ihnen dabei geholfen, diese nützliche und leistungsstarke Methode zu beherrschen.

Je nach Linux-Gerätemodell müssen in der Regel ein echtes Linux-Gerät und ein Treiber an einen Bus angeschlossen werden. Bei Geräten, die an PCI, USB usw. angeschlossen sind, ist dies natürlich kein Problem, bei eingebetteten Systemen jedoch unabhängig Im SoC-System integrierte Peripheriecontroller und im SoC-Speicherplatz montierte Peripheriegeräte sind nicht an diesen Bustyp angeschlossen. Vor diesem Hintergrund hat Linux einen virtuellen Bus namens Plattformbus entworfen, das entsprechende Gerät heißt platform_device und der Treiber heißt platform_driver.

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Designzweck

• Kompatible Gerätemodelle

  使得设备被挂接在一个总线上，因此，符合 Linux 2.6 的设备模型。其结果是，配套的
  
  sysfs结点、设备电源管理都成为可能。
  

• BSP- und Treiberisolation

  在BSP中定义platform设备和设备使用的资源、设备的具体配置信息。而在驱动中，只需要通
  
  过通用API去获取资源和数据，做到了板相关代码和驱动代码的分离，使得驱动具有更好的可
  
  扩展性和跨平台性。
  

Softwarearchitektur

Die Implementierung des Plattformgeräts im Kernel befindet sich in den beiden Dateien include/linux/platform_device.h und drivers/base/platform.c. Seine Softwarearchitektur ist wie folgt:

Wie aus dem Bild ersichtlich ist, besteht die Implementierung des Plattformgeräts im Kernel hauptsächlich aus drei Teilen:

• Der Plattformbus abstrahiert auf Basis des zugrunde liegenden Busmoduls einen virtuellen Plattformbus zum Mounten von Plattformgeräten
• Plattformgerät, basierend auf dem zugrunde liegenden Gerätemodul, abstrahiert Plattformgerät und wird zur Darstellung von Plattformgeräten verwendet
• Der Plattformtreiber basiert auf dem zugrunde liegenden Modul „device_driver“, abstrahiert den Plattformtreiber und wird zum Ansteuern von Plattformgeräten verwendet.

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platform_device

Beachten Sie, dass das sogenannte Plattformgerät kein Konzept neben Zeichengeräten, Blockgeräten und Netzwerkgeräten ist, sondern ein zusätzliches Mittel, das vom Linux-System bereitgestellt wird. Beispielsweise im S3C2440-Prozessor, den intern integrierten I2C-, RTC-, SPI- und Controllern Wie LCD und Watchdog werden alle als Plattformgerät klassifiziert und sind selbst Zeichengeräte.

/* defined in  */
struct platform_device {
    const char * name; / * 设备名 */
    u32 id; /* 用于标识该设备的ID */
    struct device dev; /* 真正的设备（Platform设备只是一个特殊的设备，
因此其核心逻辑还是由底层的模块实现）*/
    u32 num_resources; / * 设备所使用各类资源数量 */
    struct resource * resource; / * 资源 */
};

/* defined in  */
struct resource {
    resource_size_t start; /* 资源起始 */
    resource_size_t end; /* 结束 */
    const char *name;
    unsigned long flags; /* 类型 */
    struct resource *parent, *sibling, *child;
};
/* 设备驱动获取BSP定义的resource */
struct resource *platform_get_resource(struct platform_device *, unsigned int flags, 
unsigned int num);

#include 
int platform_device_register(struct platform_device *);   
void platform_device_unregister(struct platform_device *);

Tipp: Ressourcenbeschreibungen, die einen engen Bezug zur Board-Ebene haben, werden in dev.paltform_data abgelegt.

paltform_driver

platform_driver这个结构体中包含probe()、remove()、shutdown()、suspend()、resume()函数，通常也需要由驱动实现:

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;
};

#include 
int platform_driver_register(struct platform_driver *);   
void platform_driver_unregister(struct platform_driver *);

platform_bus

系统中为platform总线定义了一个bus_type的实例platform_bus_type：

struct bus_type platform_bus_type = {
    .name = "platform",
    .dev_attrs = platform_dev_attrs,
    .match = platform_match,
    .uevent = platform_uevent,
    .pm = PLATFORM_PM_OPS_PTR,
};
EXPORT_SYMBOL_GPL(platform_bus_type);

这里要重点关注其 match()成员函数，正是此成员函数确定了 platform_device 和 platform_driver之间如何匹配:

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);
}

通过本文，我们了解了platform在Linux设备驱动中的应用和作用，学习了如何编写、注册、匹配、修改和调试platform。我们发现，platform是一种非常适合嵌入式系统开发的方法，它可以让我们方便地描述和管理嵌入式设备，实现硬件无关性和高级功能。当然，platform也有一些注意事项和限制，比如需要遵循语法规范、需要注意兼容性问题、需要注意内存占用和性能影响等。因此，在使用platform时，我们需要有一定的硬件知识和经验，以及良好的编程习惯和调试技巧。希望本文能够为你提供一个入门级的指导，让你对platform有一个初步的认识和理解。如果你想深入学习platform，建议你参考更多的资料和示例，以及自己动手实践和探索。

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