四、分离分层的 platform驱动

学习目标: 学习实现platform机制的分层分离，并基于platform机制,编写led设备和驱动程序；

一、分离分层

输入子系统、usb设备比驱动以及platform类型的驱动等都体现出分离分层机制；如下图所示，一种典型的分离分层框架:

二、platform机制下的分离

分离就是在驱动层中使用platform机制把硬件相关的代码(固定的,如板子的网卡、中断地址)和驱动(会根据程序作变动,如点哪一个灯)分离开来，即要编写两个文件:dev.c和drv.c(platform设备和platform驱动)。

会在开发板/sys/bus/platform目录下出现这两个文件，并且在两个文件目录下存在命名相同的设备和驱动程序。

同样的，在/sys/bus/i2c等其它的总线类型目录下，也存在设备和驱动各自的目录。

platform总线：为platform_bus_type，是个全局变量,属于虚拟设备总线, 属于Linux中bus的一种：

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,
};

利用该设备总线，一旦一方注册就会调用.match函数进行匹配，将driver和device连接在一起，匹配成功后会调用driver程序里的.probe函数：

其中，device设备为挂接在platform总线下的设备, platform_device结构体类型，driver驱动为挂接在platform总线下,与某种设备相关的驱动程序, platform_driver结构体类型。

三、例程--基于platform机制,编写led设备和驱动程序

需要分别编写设备代码和驱动代码: led_dev.c 、led_drv.c。其中，

led_dev.c：指定设备硬件/寄存器资源。

led_drv.c：获取设备资源，初始化并操作led。

 3.1 led_drv.c

/* 分配/设置/注册一个platform_driver */
#include <linux/module.h>
#include <linux/version.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/irq.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/pm.h>
#include <linux/sysctl.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/input.h>
#include <linux/irq.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>

static int major;
static struct class *cls;
static volatile unsigned long *gpio_con;
static volatile unsigned long *gpio_dat;
static int pin;

static int led_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    /* 配置为输出 */
    *gpio_con &= ~(0x3<<(pin*2));
    *gpio_con |= (0x1<<(pin*2));
     return 0;    
}
static ssize_t led_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t * ppos)
{
    int val;
    copy_from_user(&val, buf, count); //    copy_to_user();

    if (val == 1)
    {
        // 点灯
        *gpio_dat &= ~(1<<pin);
    }
    else
    {
        // 灭灯
        *gpio_dat |= (1<<pin);
    }
    return 0;
}
static struct file_operations led_fops = {
    .owner  =   THIS_MODULE,    /* 这是一个宏，推向编译模块时自动创建的__this_module变量 */
    .open   =   led_open,     
    .write    =    led_write,       
};

/* 2.1 当驱动和设备都insmod加载后,然后bus总线会匹配成功,就进入.probe函数,
   2.2 在.probe函数中便使用platform_get_resource()函数获取LED的地址和引脚,然后初始化LED,并注册字符设备,和设备节点"led"，
   2.3 编写注册时的file_operations成员函数
*/
static int led_probe(struct platform_device *pdev)
{
    struct resource        *res;

    /* 根据platform_device的资源进行ioremap */
    res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);  //IORESOURCE_MEM资源中的第0个
    gpio_con = ioremap(res->start, res->end - res->start + 1);
    gpio_dat = gpio_con + 1;                //指针加1==》相当于+4

    res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_IRQ, 0);  //IORESOURCE_IRQ资源中的第0个
    pin = res->start;

    /* 注册字符设备驱动程序 */
    printk("led_probe, found led
");

    major = register_chrdev(0, "myled", &led_fops);

    cls = class_create(THIS_MODULE, "myled");

    class_device_create(cls, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "led"); /* /dev/led */
    
    return 0;
}
static int led_remove(struct platform_device *pdev)
{
    /* 卸载字符设备驱动程序 */
    /* iounmap */
    printk("led_remove, remove led
");

    class_device_destroy(cls, MKDEV(major, 0));
    class_destroy(cls);
    unregister_chrdev(major, "myled");
    iounmap(gpio_con);
    
    return 0;
}
struct platform_driver led_drv = {
    .probe        = led_probe,
    .remove        = led_remove,
    .driver        = {
        .name    = "myled",  
    }
};

/*1. 注册的led驱动*/
static int led_drv_init(void)
{
    platform_driver_register(&led_drv);
    return 0;
}
static void led_drv_exit(void)
{
    platform_driver_unregister(&led_drv);
}
module_init(led_drv_init);
module_exit(led_drv_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

其中，  platform_get_resource函数为：

struct resource * platform_get_resource(struct platform_device *dev, unsigned int type,unsigned int num);
//获取设备的某个资源,获取成功,则返回一个resource资源结构体
//参数:
// *dev: 指向某个platform device设备
// type: 获取的资源类型
// num: type资源下的第几个数组

platform_driver结构体：

struct platform_driver {
       int (*probe)(struct platform_device *);       
       int (*remove)(struct platform_device *);             
       void (*shutdown)(struct platform_device *);         //断电
       int (*suspend)(struct platform_device *, pm_message_t state);  //休眠
       int (*suspend_late)(struct platform_device *, pm_message_t state);
       int (*resume_early)(struct platform_device *);
       int (*resume)(struct platform_device *);           //唤醒
       struct device_driver driver;       //内嵌的driver, 主要是name成员：设备的名称
};

3.2 led_dev.c

#include <linux/module.h>
#include <linux/version.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/types.h>
/* 分配/设置/注册一个platform_device */
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/list.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/serial_core.h>
#include <linux/platform_device.h>

static struct resource led_resource[] = {
    [0] = {
        .start = 0x56000050,               //寄存器的起始物理地址  GPFCON 0x56000050
        .end   = 0x56000050 + 8 - 1,      
        .flags = IORESOURCE_MEM,           //哪一类资源  
    },
    [1] = {
        .start = 5,                        //哪（位）个引脚
        .end   = 5,
        .flags = IORESOURCE_IRQ,
    }

};

static void led_release(struct device * dev)
{
}
static struct platform_device led_dev = {
    .name         = "myled",
    .id       = -1,        //表示只有一个设备
    .num_resources    = ARRAY_SIZE(led_resource),//资源数量,ARRAY_SIZE()函数:获取数量
    .resource     = led_resource,  
    .dev = { 
        .release = led_release, 
    },
};

static int led_dev_init(void)
{
    platform_device_register(&led_dev);
    return 0;
}

static void led_dev_exit(void)
{
    platform_device_unregister(&led_dev);
}
module_init(led_dev_init);
module_exit(led_dev_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

其中，platform_driver结构体：

struct platform_device {
  const char       * name; //设备名称，要与platform_driver的name一样,这样总线才能匹配成功
  u32          id;         //id号,插入总线下相同name的设备编号(一个驱动可以有多个设备),如果只有一个设备填-1
  struct  device  dev;     //内嵌的具体的device结构体,其中成员platform_data,是个void *类型,可以给平台driver提供各种数据(比如:GPIO引脚等等)
  u32 num_resources;                 //资源数量，
  struct resource         * resource;    //资源结构体,保存设备的信息
};

struct resource {
         resource_size_t start;                    //起始资源,如果是地址的话,必须是物理地址
         resource_size_t end;                      //结束资源,如果是地址的话,必须是物理地址
         const char *name;                         //资源名
         unsigned long flags;                      //资源的标志
         //比如IORESOURCE_MEM,表示地址资源, IORESOURCE_IRQ表示中断引脚... ...
         struct resource *parent, *sibling, *child;   //资源拓扑指针父、兄、子,可以构成链表
};

3.3 测试程序

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>

/* led_test on
 * led_test off
 */
int main(int argc, char **argv)
{
    int fd;
    int val = 1;
    fd = open("/dev/led", O_RDWR);
    if (fd < 0)
    {
        printf("can't open!
");
    }
    if (argc != 2)
    {
        printf("Usage :
");
        printf("%s <on|off>
", argv[0]);
        return 0;
    }

    if (strcmp(argv[1], "on") == 0)
    {
        val  = 1;
    }
    else
    {
        val = 0;
    }
    write(fd, &val, 4);
    return 0;
}

1）将led_dev和led_drv编译为模块，加载。会在sys/bus/platform/devices目录下分别生成一个"myled"。

2）最后，编译应用程序，并在开发板运行可执行程序，控制led：

　　# led_test on

　　# led_test off