如何开发Linux平台驱动？

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。

以上内容就是解答有关“linux平台驱动”的详细内容了，我相信这篇文章可以为您解决一些疑惑，有任何问题欢迎留言反馈，谢谢阅读。