5.linux设备驱动模型：xbus、platform

2024-01-28 06:59
文章标签 linux 驱动 模型 设备 platform xbus

本文主要是介绍5.linux设备驱动模型：xbus、platform，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

目录

xbus：打造自属的驱动总线

buses_init()函数

bus_register()函数

device_register()函数

driver_register()函数

设备驱动模型框图

bus、dev、drv关系图

实验环节：xbus

xbus.c文件

xdev.c文件

xdrv.c文件

Makefile文件

执行过程

platform：虚拟的驱动总线

platform_bus_init()函数

platform_match()函数

platform_device_register()函数

platform_driver_register宏

platform_get_resource()函数

实验环节：platform

platform_device.c文件

platform_driver.c文件

Makefile文件

执行过程

xbus：打造自属的驱动总线

软件和硬件的代码分离，提高程序的复用性。

device：关联硬件代码

driver_devices：关联软件代码

bus_type：统一管理、设置match匹配规则（struct device和struct device_driver）

在struct bus_type里面设置1个链表头，将要管理的一系列struct device通过一个链表串联起来。

在struct bus_type里面设置另1个链表头，将要管理的一系列struct device_driver通过一个链表串联起来。

buses_init()函数

内核启动默认执行，创建名字为“bus”和“system”的kset对象。即/sys/下生成“bus”、“system”目录。

int __init buses_init(void)
{bus_kset = kset_create_and_add("bus", &bus_uevent_ops, NULL);if (!bus_kset)return -ENOMEM;system_kset = kset_create_and_add("system", NULL, &devices_kset->kobj);if (!system_kset)return -ENOMEM;return 0;
}

bus_register()函数

总线注册。添加新的总线类型。

int bus_register(struct bus_type *bus)

函数做了哪些事情：

在/sys/bus下建立xbus目录项（xbus是自定义的名字，设置bus->name = “xbus”即可），并创建属性文件。

在/sys/bus/xbus下建立devices目录项，并创建属性文件。

在/sys/bus/xbus下建立drivers目录项，并创建属性文件。

（如上需要创建3个目录，因此bus_type结构体需要3个kobject）

初始化priv->klist_devices链表头

初始化priv->klist_drivers链表头

device_register()函数

设备注册。添加设备，关联硬件相关代码。

int device_register(struct device *dev)

在/sys/bus/xbus/devices下建立yyy目录项（那么struct device里面肯定要包含一个kobject）。

加入bus->priv->devices_kset链表。

加入bus->priv->klist_devices链表。

遍历bus->priv->klist_drivers，执行bus->match来寻找合适的drv。

dev关联driv，执行drv->probe()。

driver_register()函数

驱动注册。添加驱动，关联软件相关代码。

int driver_register(struct device_driver *drv)

在/sys/bus/xbus/drivers下建立zzz目录项（那么struct device_driver里面肯定要包含一个kobject）。

加入bus->priv->drivers_kset链表。

加入bus->priv->klist_drivers链表。

遍历bus->priv->klist_klist_devices链表，执行bus->match来寻找合适的dev。

dev关联driv，执行drv->probe()。

设备驱动模型框图

bus、dev、drv关系图

实验环节：xbus

xbus.c文件

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/device.h>int xbus_match(struct device *dev, struct device_driver *drv)
{/* __FILE__和__func__ 这两个宏是在编译器里面定义的 */printk(KERN_ALERT "%s-%s\n", __FILE__, __func__);if(!strncmp(dev_name(dev), drv->name, strlen(drv->name))){printk(KERN_ALERT "dev & drv match\n");return 1;}return 0;
}static struct bus_type xbus = {.name = "xbus",.match = xbus_match,
};
EXPORT_SYMBOL(xbus);static int __init xbus_init(void)
{int ret;printk(KERN_ALERT "xbus init\n");ret = bus_register(&xbus);if(ret != 0)    return -1;return 0;
}static void __exit xbus_exit(void){printk(KERN_ALERT "xbus exit\n");bus_unregister(&xbus);
}module_init(xbus_init);
module_exit(xbus_exit);MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("couvrir");
MODULE_DESCRIPTION("led module");
MODULE_ALIAS("led module");

xdev.c文件

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/device.h>extern struct bus_type xbus;void xdev_release(struct device *dev)
{printk(KERN_ALERT "%s-%s\n", __FILE__, __func__);
}static struct device xdev = {.init_name = "xdev",/* 指明dev属于哪一条总线 */.bus = &xbus,.release = xdev_release,
};static int __init xdev_init(void)
{int ret;printk(KERN_ALERT "xdev init\n");ret = device_register(&xdev);if(ret != 0)    return -1;return 0;
}static void __exit xdev_exit(void){printk(KERN_ALERT "xdev exit\n");device_unregister(&xdev);
}module_init(xdev_init);
module_exit(xdev_exit);MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("couvrir");
MODULE_DESCRIPTION("led module");
MODULE_ALIAS("led module");

xdrv.c文件

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/device.h>extern struct bus_type xbus;int xdrv_probe(struct device *dev)
{/* device和driver关联起来后会调用该函数 */printk(KERN_ALERT "%s-%s\n", __FILE__, __func__);return 0;
}int xdrv_remove(struct device *dev)
{printk(KERN_ALERT "%s-%s\n", __FILE__, __func__);return 0;
}static struct device_driver xdrv = {.name = "xdrv",/* 指明dev属于哪一条总线 */.bus = &xbus,.probe = xdrv_probe,.remove = xdrv_remove,
};static int __init xdrv_init(void)
{int ret;printk(KERN_ALERT "xdrv init\n");ret = driver_register(&xdrv);if(ret != 0)    return -1;return 0;
}static void __exit xdrv_exit(void){printk(KERN_ALERT "xdrv exit\n");driver_unregister(&xdrv);
}module_init(xdrv_init);
module_exit(xdrv_exit);MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("couvrir");
MODULE_DESCRIPTION("led module");
MODULE_ALIAS("led module");

Makefile文件

KERNEL_DIR=/home/couvrir/桌面/ebf_linux_kernel_6ull_depth1/build_image/buildARCH=arm
CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-
export ARCH CROSS_COMPILEobj-m:=xbus.o xdev.o xdrv.o
all:$(MAKE) -C $(KERNEL_DIR) M=$(CURDIR) modules.PHONY:clean copy
clean:$(MAKE) -C $(KERNEL_DIR) M=$(CURDIR) cleansudo rm /home/couvrir/桌面/sharedir/*.ko
copy:sudo cp *.ko /home/couvrir/桌面/sharedir

执行过程

虚拟机：执行make和make copy。生成.ko文件。

开发板（在挂载目录下执行）：

sudo insmod xbus.ko

观察/sys/bus/下是否有xbus目录，xbus目录下会自动生成device和driver目录项。

sudo insmod xdev.ko

观察/sys/bus/xbus/device/下是否有xdev目录。

sudo insmod xdrv.ko

观察/sys/bus/xbus/driver/下是否有xdrv目录。

sudo rmmod xdrv

sudo rmmod xdev

sudo rmmod xbus

platform：虚拟的驱动总线

platform_device：继承device，关联硬件代码

platform_driver：继承device_driver，重设probe函数指针

platform（bus_type）：统一管理、设置match匹配规则（struct platform_device和struct platform_driver）

platform_bus_init()函数

函数存放在内核/drivers/base/platform.c，帮我们在/sys/bus下创建platform目录项。 

在此之前，需要手动调用bus_register()函数去注册一个驱动总线，但该函数就不需要（该函数设备一上电，内核启动就会自动执行），因为函数内部已经自动调用了bus_register()函数。 

函数存放在内核/drivers/base/platform.c，帮我们在/sys/bus下创建platform目录项。

struct bus_type platform_bus_type = {.name           = "platform",.dev_groups     = platform_dev_groups,.match          = platform_match,.uevent         = platform_uevent,.dma_configure  = platform_dma_configure,.pm             = &platform_dev_pm_ops,
};int __init platform_bus_init(void)
{int error;early_platform_cleanup();error = device_register(&platform_bus);if (error) {put_device(&platform_bus);return error;}error =  bus_register(&platform_bus_type);if (error)device_unregister(&platform_bus);of_platform_register_reconfig_notifier();return error;
}

platform_match()函数

设置匹配规则。

/***		假设平台设备id是这样编码的:*		“<name><instance>”，其中<name>是设备类型的简短描述，如“pci”或“floppy”，而<instance>是设备的枚举实例，如“0”或“42”。驱动id是简单的“<name>”。*		因此，从platform_device结构中提取<name>，并将其与驱动程序的名称进行比较。返回它们是否匹配与否。*/
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);/* When driver_override is set, only bind to the matching driver */if (pdev->driver_override)return !strcmp(pdev->driver_override, drv->name);/* Attempt an OF style match first */if (of_driver_match_device(dev, drv))return 1;/* Then try ACPI style match */if (acpi_driver_match_device(dev, drv))return 1;/* Then try to match against the id table */if (pdrv->id_table)return platform_match_id(pdrv->id_table, pdev) != NULL;/* fall-back to driver name match */return (strcmp(pdev->name, drv->name) == 0);
}

of_driver_match_device(dev, drv)：设备树匹配。

acpi_driver_match_device(dev, drv)：ACPI匹配。

platform_match_id(pdrv->id_table, pdev)：id_table匹配。

strcmp(pdev->name, drv->name)：设备名和驱动名匹配。

platform_device_register()函数

注册总线设备。函数存放在内核/drivers/base/platform.c，函数内部继承了device。

int platform_device_register(struct platform_device *pdev)
{device_initialize(&pdev->dev);arch_setup_pdev_archdata(pdev);return platform_device_add(pdev);
}

platform_driver_register宏

#define platform_driver_register(drv) \__platform_driver_register(drv, THIS_MODULE)
extern int __platform_driver_register(struct platform_driver *, struct module *);

该宏存放在内核/include/linux/platform_device.h文件中。

注意第一个参数struct platform_driver关联软件部分的代码，此结构体中最重要的是probe成员函数（一定要初始化好，在bus_register()函数参数调用结构体），是真正的模块入口。另外pdrv->id_table也要初始化好。

platform_get_resource()函数

驱动总线获取资源，用于在软件模块中获取硬件代码的相关数据。该函数存放于内核/drivers/base/platform.c文件。 

/*** platform_get_resource - get a resource for a device* @dev: platform device* @type: resource type* @num: resource index*/
struct resource *platform_get_resource(struct platform_device *dev,unsigned int type, unsigned int num)
{int i;for (i = 0; i < dev->num_resources; i++) {struct resource *r = &dev->resource[i];if (type == resource_type(r) && num-- == 0)return r;}return NULL;
}

dev：总线设备，就是于pdrv匹配的pdev->dev。

type：要获取的资源类型。

num：就是type类型资源中的第num个。

实验环节：platform

platform_device.c文件

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/mod_devicetable.h>
#include <linux/platform_device.h>#define CCM_CCGR1                               0x020c406c       //时钟控制寄存器
#define IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO04        0x020e006c       //GPIO1_04复用功能选择寄存器
#define IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO04        0x020e02f8       //PAD属性设置寄存器
#define GPIO1_GDIR                              0x0209c004      //GPIO方向设置寄存器（输入或输出）
#define GPIO1_DR                                0x0209c000      //GPIO输出状态寄存器
#define REGISTER_LENGTH                         4               //寄存器长度（字节）/* 定义总线设备的硬件资源列表 */
static struct resource rled_resource[] = {{.start = CCM_CCGR1,.end = (CCM_CCGR1 + REGISTER_LENGTH -1),.flags = IORESOURCE_MEM,},{.start = IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO04,.end = (IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO04 + REGISTER_LENGTH -1),.flags = IORESOURCE_MEM,},{.start = IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO04,.end = (IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO04 + REGISTER_LENGTH -1),.flags = IORESOURCE_MEM,},{.start = GPIO1_GDIR,.end = (GPIO1_GDIR + REGISTER_LENGTH -1),.flags = IORESOURCE_MEM,},{.start = GPIO1_DR,.end = (GPIO1_DR + REGISTER_LENGTH -1),.flags = IORESOURCE_MEM,        /* 内存资源 */},
};static void rled_release(struct device *dev)
{printk(KERN_ALERT "led device release!\n");
}/* 定义总线设备 */
static struct platform_device rled_pdev = {/* 本次实验就是根据pdev->name进行配对的 */.name = "i.mx6ull-rled",/* -代表没有同名设备，否则通过id来区分同名设备 */.id = -1,.dev.release = rled_release,.num_resources = ARRAY_SIZE(rled_resource),.resource = rled_resource,
};static int __init led_device_init(void){printk(KERN_ALERT "led_device_init\n");platform_device_register(&rled_pdev);return 0;
}static void __exit led_device_exit(void){platform_device_unregister(&rled_pdev);
}module_init(led_device_init);
module_exit(led_device_exit);MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("couvrir");
MODULE_DESCRIPTION("led module");
MODULE_ALIAS("led module");

platform_driver.c文件

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <asm/io.h>
#include <linux/mod_devicetable.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/device.h>#define DEV_MAJOR       0               /* 动态申请主设备号 */
#define DEV_NAME        "red_led"       /* led设备名字 *//* GPIO虚拟地址指针 */
static void __iomem *IMX6U_CCM_CCGR1;
static void __iomem *SW_MUX_GPIO1_IO04;
static void __iomem *SW_PAD_GPIO1_IO04;
static void __iomem *GPIO1_GDIR;
static void __iomem *GPIO1_DR;static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{return 0;
}static ssize_t led_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{return -EFAULT;
}static ssize_t led_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{unsigned char databuf[10];if(cnt > 10)    cnt = 10;/* 从用户空间拷贝数据到内核空间 */if(copy_from_user(databuf, buf, cnt)){return -EIO;}if(!memcmp(databuf, "on", 2)){iowrite32(0 << 4,GPIO1_DR);}else if(!memcmp(databuf, "off", 3)){iowrite32(1 << 4,GPIO1_DR);}/* 写成功后，返回写入的字数 */return cnt;
}static int led_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{return 0;
}static struct file_operations led_fops = {.owner = THIS_MODULE,.open = led_open,.read = led_read,.write = led_write,.release = led_release,
};int major = 0;
struct class *class_led;
static int led_probe(struct platform_device *pdev)
{struct resource *mem_ccm_ccgrx;struct resource *mem_iomuxc_mux;struct resource *mem_iomux_pad;struct resource *mem_gdir;struct resource *mem_dr;printk(KERN_ALERT "led_probe\n");/* 获取匹配的pdev的硬件资源 */mem_ccm_ccgrx = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);mem_iomuxc_mux = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 1);mem_iomux_pad = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 2);mem_gdir = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 3);mem_dr = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 4);/* GPIO相关寄存器的映射 */IMX6U_CCM_CCGR1 = ioremap(mem_ccm_ccgrx->start, resource_size(mem_ccm_ccgrx));SW_MUX_GPIO1_IO04 = ioremap(mem_iomuxc_mux->start, resource_size(mem_iomuxc_mux));SW_PAD_GPIO1_IO04 = ioremap(mem_iomux_pad->start, resource_size(mem_iomux_pad));GPIO1_GDIR = ioremap(mem_gdir->start, resource_size(mem_gdir));GPIO1_DR = ioremap(mem_dr->start, resource_size(mem_dr));iowrite32(0xffffffff, IMX6U_CCM_CCGR1);iowrite32(5, SW_MUX_GPIO1_IO04);iowrite32(0x10b0, SW_PAD_GPIO1_IO04);iowrite32(1 << 4, GPIO1_GDIR);/* 注册字符设备驱动 */major = register_chrdev(DEV_MAJOR, DEV_NAME, &led_fops);printk(KERN_ALERT "led major:%d\n", major);/* 创建/sys/class/xxx目录项 */class_led = class_create(THIS_MODULE, "xxx");/* 创建/sys/class/xxx/my_led目录项,并生成dev属性文件 */device_create(class_led, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "my_led");return 0;
}static int led_remove(struct platform_device *dev)
{/* 取消映射 */iounmap(IMX6U_CCM_CCGR1);iounmap(SW_MUX_GPIO1_IO04);iounmap(SW_PAD_GPIO1_IO04);iounmap(GPIO1_GDIR);iounmap(GPIO1_DR);/* 注销字符设备驱动 */unregister_chrdev(major, DEV_NAME);/* 销毁/sys/class/xxx/my_led目录项 */device_destroy(class_led, MKDEV(major, 0));/* 销毁/sys/class/xxx目录项 */class_destroy(class_led);return 0;
}/* 与平台设备文件名匹配 */
static struct platform_device_id led_ids[] = {{.name = "i.mx6ull-rled"},{}
};/* 定义总线驱动 */
static struct platform_driver led_driver = {/* 本次实验就是根据pdev->name进行配对的 */.driver.name = "i.mx6ull-rled",.probe = led_probe,.remove = led_remove,.id_table = led_ids,
};static int __init led_driver_init(void){printk(KERN_ALERT "led_driver_init\n");return platform_driver_register(&led_driver);
}static void __exit led_driver_exit(void){platform_driver_unregister(&led_driver);
}module_init(led_driver_init);
module_exit(led_driver_exit);MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("couvrir");
MODULE_DESCRIPTION("led module");
MODULE_ALIAS("led module");

Makefile文件

照旧

执行过程

虚拟机：执行make和make copy。生成.ko文件。

开发板（在挂载目录下执行）：

sudo insmod platform_device.ko

sudo insmod platform_driver.ko

ls /dev/my_led

sudo sh -c "echo on > /dev/my_led"

sudo sh -c "echo off > /dev/my_led"
sudo rmmod platform_device.ko

sudo rmmod platform_driver.ko

这篇关于5.linux设备驱动模型：xbus、platform的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/652842。

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