Linux平台驱动开发
Linux平台驱动是嵌入式系统中的一种重要机制，它通过虚拟的总线（platform总线）来管理设备和驱动，这种机制提高了驱动程序的可重用性、安全性和可移植性，本文将详细介绍Linux平台驱动的概念、工作原理以及如何编写一个简单的平台驱动。
一、平台驱动的基本概念
平台总线
在Linux内核中，平台总线（platform bus）是一条虚拟的总线，主要用于描述SOC（System on Chip）上的片上资源，这些资源通常不依附于传统的物理总线如I2C、SPI或PCI，而是在CPU的总线上直接寻址，平台总线通过struct bus_type结构体来表示，其名字为“platform”。
struct bus_type platform_bus_type = {
.name = "platform",
.dev_groups = platform_dev_groups,
.match = platform_match,
.uevent = platform_uevent,
.pm = &platform_dev_pm_ops,
};平台设备与平台驱动
平台设备（platform device）和平台驱动（platform driver）分别用struct platform_device和struct platform_driver结构体来表示，平台设备包含了设备的名称、资源等信息，而平台驱动则包含了驱动的名称、probe函数、remove函数等。
struct platform_device {
const char *name;
struct device dev;
u32 num_resources;
struct resource *resource;
// 其他成员...
};
struct platform_driver {
int (*probe)(struct platform_device *);
int (*remove)(struct platform_device *);
void (*shutdown)(struct platform_device *);
struct device_driver driver;
};二、平台驱动的工作原理
设备注册与驱动注册
平台设备的注册通过platform_device_register函数完成，而平台驱动的注册则通过platform_driver_register函数完成，当设备和驱动都注册到平台总线上后，总线会根据设备和驱动的名称进行匹配。
int platform_device_register(struct platform_device *pdev); int platform_driver_register(struct platform_driver *drv);
匹配过程
平台总线在设备和驱动注册时会进行匹配，匹配的方式有四种：OF类型匹配、ACPI匹配、id_table匹配以及比较设备和驱动的name字段，最常用的方式是比较name字段。
static int platform_match(struct device *dev, struct device_driver *drv) {
struct platform_device *pdev = to_platform_device(dev);
struct platform_driver *pdrv = to_platform_driver(drv);
if (pdev->driver_override) {
return 0; // 如果设置了driver_override，只绑定指定的驱动
}
if (!strcmp(pdev->name, drv->name)) {
return 1; // 名称匹配成功
}
return 0;
}Probe函数与Remove函数
当设备和驱动匹配成功后，会调用驱动的probe函数来进行设备的初始化和配置，当设备被移除时，会调用驱动的remove函数进行清理。
static int my_device_probe(struct platform_device *pdev) {
printk(KERN_INFO "my_device_probe: called
");
// 设备初始化代码...
return 0;
}
static int my_device_remove(struct platform_device *pdev) {
printk(KERN_INFO "my_device_remove: called
");
// 设备清理代码...
return 0;
}三、编写一个简单的平台驱动
下面是一个完整的简单平台驱动示例，演示了如何定义平台设备和平台驱动，并进行注册和注销。
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/kernel.h>
// 平台设备结构体
static struct platform_device my_device = {
.name = "my_device",
.id = -1,
};
// 平台驱动结构体
static struct platform_driver my_driver = {
.driver = {
.name = "my_driver",
},
.probe = my_device_probe,
.remove = my_device_remove,
};
// Probe函数实现
static int my_device_probe(struct platform_device *pdev) {
printk(KERN_INFO "my_device_probe: called
");
return 0;
}
// Remove函数实现
static int my_device_remove(struct platform_device *pdev) {
printk(KERN_INFO "my_device_remove: called
");
return 0;
}
// 模块初始化函数
static int __init my_init(void) {
printk(KERN_INFO "my_init: called
");
int ret;
ret = platform_driver_register(&my_driver);
if (ret) return ret;
ret = platform_device_register(&my_device);
if (ret) platform_driver_unregister(&my_driver);
return ret;
}
// 模块退出函数
static void __exit my_exit(void) {
printk(KERN_INFO "my_exit: called
");
platform_device_unregister(&my_device);
platform_driver_unregister(&my_driver);
}
module_init(my_init);
module_exit(my_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Your Name");
MODULE_DESCRIPTION("A Simple Platform Driver Example");四、编译与加载驱动
Makefile文件
为了编译这个驱动模块，需要一个Makefile文件，以下是一个简单的Makefile示例：
obj-m += my_driver.o all: make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) modules clean: make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) clean
加载与卸载驱动
使用以下命令加载和卸载驱动模块：
sudo insmod my_driver.ko sudo rmmod my_driver
五、常见问题解答（FAQs）
1. 什么是platform总线？它在什么情况下使用？
答：platform总线是Linux内核中的一条虚拟总线，用于管理SOC上的片上资源，它适用于那些不依附于传统物理总线的设备，例如集成在SoC内部的外设控制器，通过platform总线，可以将设备和驱动统一注册到一个虚拟的平台上，便于管理和匹配。
2. 如何在Linux中编写一个平台驱动？基本的步骤是什么？
答：编写一个Linux平台驱动的基本步骤如下：
1、定义平台设备：创建一个struct platform_device结构体实例，描述设备的基本信息和资源。
2、定义平台驱动：创建一个struct platform_driver结构体实例，实现驱动的probe和remove函数。
3、注册设备和驱动：使用platform_device_register和platform_driver_register函数将设备和驱动注册到平台总线上。
4、处理匹配和初始化：在probe函数中处理设备的初始化和配置，在remove函数中处理设备的清理。
5、注销设备和驱动：在模块退出时，使用platform_device_unregister和platform_driver_unregister函数注销设备和驱动。
6、编写Makefile并编译：编写Makefile文件并使用make命令编译驱动模块。
7、加载和测试驱动：使用insmod命令加载驱动模块，使用rmmod命令卸载驱动模块，并进行测试。
3. platform总线与PCI、USB等传统总线有什么区别？为什么需要引入platform总线？
答：platform总线与传统的PCI、USB总线的主要区别在于它是一种虚拟总线，不对应实际的物理总线，传统总线如PCI、USB用于连接外部设备，而platform总线主要用于管理SOC内部的片上资源，引入platform总线的原因是为了统一管理和匹配那些不依附于传统总线的设备，简化驱动开发流程，提高代码的可重用性和可维护性，通过platform总线，可以将设备和驱动分离开来，使得驱动程序更加模块化和独立。
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