平台总线专题

• 平台总线专题
  • 设备驱动模型的由来
  • sysfs文件系统的介绍
  • 创建bus的代码编程
  • 设备驱动模型：bus, driver, device
    • bus总线对象
    • device对象
    • river对象
  • match总线匹配
    • 配对函数(match)、探测函数(probe)和卸载函数
  • 平台总线模型：
  • 平台总线中的三元素：
    • 1， bus
    • 2，device对象：
    • 3，driver对象
  • 编写代码：　编写一个能在多个平台下使用的led驱动
    • 1，注册一个platform_device,定义资源：地址和中断
    • 2，注册一个platform_driver，实现操作设备的代码

设备驱动模型的由来

一个驱动代码是由下面6部分实现的。
1，实现入口函数 xxx_init()和卸载函数 xxx_exit()
2，申请设备号 register_chrdev (与内核相关)
3，利用udev/mdev机制创建设备文件(节点) class_create, device_create (与内核相关)
4，硬件部分初始化
io资源映射 ioremap,内核提供gpio库函数 (与硬件相关)
注册中断(与硬件相关)
5，构建 file_operation结构 (与内核相关)
6，实现操作硬件方法 xxx_open,xxx_read,xxxx_write

其中除了第四部分由所不同外，其余部分基本相同，为了节约时间，提高开发效率，提出了代码复用的概念。
通过代码复用概念实现的代码，具备了可移植性。
即：驱动代码框架只写一次，但其中涵盖了绝大多数可能会发生的情况，在实际应用中，不论是何种设备的驱动，直接拿来用，
只需要修改第四步，硬件初始化部分即可。

sysfs文件系统的介绍

举个例子，usb2是一个鼠标，该设备文件存储在/sys/Devices下，同时软连接到/sys/Bus下用于与drvicers配对，从而实现代码复用。
同时也会软连接到/sys/Classes/Inputdevs目录下，因为它同时也是一个输入型的usb设备，软连接到Classes目录下，便于形成拓扑图，便于查阅管理。

关于 /sys 目录：
    block：用于管理块设备，系统中的每一个块设备会在该目录下对应一个子目录。
    bus：用于管理总线，每注册一条总线，在该目录下有一个对应的子目录。
    其中，每个总线子目录下会有两个子目录：devices和drivers。
    devices包含系统中所有属于该总线的的设备。
    class：将系统中的设备按功能分类。
    dev：该目录包含已注册的设备号（设备节点)的视图，包括char和block
    kernel：内核中的相关参数。
    module：内核中的模块信息。
    fireware：内核中的固件信息。
    fs：描述内核中的文件系统。

梳理event0的文件存储脉络：

linux@ubuntu:/dev/input$ ls -l event*
crw-rw---- 1 root input 13, 64 Dec 28 01:02 event0  //就拿这个event0 做实验吧 通过event0没法推断出设备的名字 试试其他渠道
crw-rw---- 1 root input 13, 65 Dec 28 01:02 event1
crw-rw---- 1 root input 13, 66 Dec 28 01:02 event2
crw-rw---- 1 root input 13, 67 Dec 28 01:02 event3
crw-rw---- 1 root input 13, 68 Dec 28 01:02 event4

linux@ubuntu:/sys/class/input$ ls
event0  event1  event2  event3  event4  input0  input1  input3  input4  input5  mice  mouse0  mouse1  mouse2
linux@ubuntu:/sys/class/input/event0$ ls
dev  device  power  subsystem  uevent
linux@ubuntu:/sys/class/input/event0$ cd device
linux@ubuntu:/sys/class/input/event0/device$ ls
capabilities  device  event0  id  modalias  name  phys  power  properties  subsystem  uevent  uniq
linux@ubuntu:/sys/class/input/event0/device$ cat name
Power Button        //这里获取到了event0 的设备名 是一个电源开关

linux@ubuntu:/sys/class/input/event0$ cat uevent
MAJOR=13    //查询到主次设备号 与/devinput 下对比，都是13，64 是同一个设备
MINOR=64
DEVNAME=input/event0    

创建bus的代码编程

平台总线文件夹

linux@ubuntu:/sys/bus/platform$ ls
devices  drivers  drivers_autoprobe  drivers_probe  uevent

设备驱动模型：bus, driver, device

struct bus_type :总线对象，描述一个总线，管理device和driver，完成匹配
struct bus_type {
	const char		*name;
	int (*match)(struct device *dev, struct device_driver *drv);
}

注册和注销:

	int bus_register(struct bus_type *bus)
	void bus_unregister(struct bus_type *bus)

[root@farsight ]# insmod *.ko
[  585.132692] mybus: loading out-of-tree module taints kernel.
[root@farsight ]# ls /sys/bus
amba          event_source  mdio_bus      platform      usb
cec           genpd         mipi-dsi      scsi          workqueue
clockevents   gpio          mmc           sdio
clocksource   hid           mmc_rpmb      serio
container     i2c           mybus         soc
cpu           iio           nvmem         spi
[root@farsight ]# ls /sys/bus/mybus/
devices            drivers_autoprobe  uevent
drivers            drivers_probe

可以在 /sys/bus 目录下看到mybus文件夹了，

设备驱动模型：bus, driver, device

bus总线对象

struct bus_type :总线对象，描述一个总线，管理device和driver，完成匹配
struct bus_type {
const char *name;
int (*match)(struct device *dev, struct device_driver *drv);
}
注册和注销
int bus_register(struct bus_type *bus)
void bus_unregister(struct bus_type *bus)

device对象

device对象：设备对象，描述设备信息，包括地址，中断号，甚至其他自定义的数据
struct device {
struct kobject kobj;　　//所有对象的父类
const char *init_name;
// 在总线中会有一个名字，用于做匹配，在/sys/bus/mybus/devices/名字
struct bus_type *bus; //指向该device对象依附于总线的对象
void *platform_data; // 自定义的数据,指向任何类型数据
｝
注册和注销的方法：
int device_register(struct device *dev)
void device_unregister(struct device *dev)

river对象

driver对象：描述设备驱动的方法(代码逻辑)
struct device_driver {
const char *name;
// 在总线中会有一个名字，用于做匹配，在/sys/bus/mybus/drivers/名字
struct bus_type *bus;//指向该driver对象依附于总线的对象
int (*probe) (struct device *dev); // 如果device和driver匹配之后，driver要做的事情
int (*remove) (struct device *dev); // 如果device和driver从总线移除之后，driver要做的事情
}
注册和注销：
int driver_register(struct device_driver *drv)
void driver_unregister(struct device_driver *drv)

match总线匹配

如何实现总线匹配，匹配成功之后会自动调用driver的probe方法：
1， 实现bus对象中 match方法
2， 保证driver和device中名字要一样

配对函数(match)、探测函数(probe)和卸载函数

1，int (*match)(struct device *dev, struct device_driver *drv);--总线bus
当总线上添加了新设备或者新驱动函数的时候，内核会调用一次或者多次这个函数。
如果现在添加了一个新的驱动(driver)，内核就会调用所属总线(bus)的match函数，
配对总线上所有的设备(device)，如果驱动能够对应处理其中一个设备，函数返回1，
告诉内核配对成功。一般的，match函数是判断设备的结构体成员device->bus_id
和驱动函数的结构体成员device_driver->name是否一致，如果一致，
那就表明配对成功。

2，int (*probe)(struct device *dev);---- 驱动driver
当配对(match)成功后，内核就会调用指定驱动中的probe函数来查询设备能否被该
驱动操作，如果可以，驱动就会对该设备进行相应的操作，如初始化。所以说，真正
的驱动函数入口是在probe函数中。

3， int (*remove) (struct device *dev); ---驱动driver
当设备从总线中移除时，内核会调用驱动函数中的remove函数调用，进行一些设备
卸载相应的操作

平台总线模型：

为什么会有平台总线：
	用于平台升级：三星：　2410, 2440, 6410, s5pc100  s5pv210  4412
		硬件平台升级的时候，部分的模块的控制方式，基本上是类似的
		但是模块的地址是不一样

		gpio控制逻辑： 1， 配置gpio的输入输出功能： gpxxconf
					   2， 给gpio的数据寄存器设置高低电平： gpxxdata
					逻辑操作基本上是一样的
					但是地址不一样
		
		uart控制：1,设置8n1,115200, no AFC
					UCON,ULCON, UMODOEN, UDIV
				
				逻辑基本上是一样的
				但是地址不一样

问题：
	当soc升级的时候， 对于相似的设备驱动，需要编写很多次(如果不用平台总线)
	但是会有大部分重复代码

解决：引入平台总线	
		device(中断/地址)和driver(操作逻辑) 分离
	在升级的时候，只需要修改device中信息即可(中断/地址)
	实现一个driver代码能够驱动多个平台相似的模块，并且修改的代码量很少

平台总线中的三元素：

1， bus

platform_bus:不需要自己创建，开机的时候自动创建

	struct bus_type platform_bus_type = {
		.name		= "platform",
		.dev_groups	= platform_dev_groups,
		.match		= platform_match,
		.uevent		= platform_uevent,
		.pm		= &platform_dev_pm_ops,
	};

匹配方法：
	1，优先匹配pdriver中的id_table,里面包含了支持不同的平台的名字
	2，直接匹配driver中名字和device中名字

		struct platform_device *pdev = to_platform_device(dev);
		struct platform_driver *pdrv = to_platform_driver(drv);
		if (pdrv->id_table)// 如果pdrv中有idtable，平台列表名字和pdev中的名字
			return platform_match_id(pdrv->id_table, pdev) != NULL;

		/* fall-back to driver name match */
		return (strcmp(pdev->name, drv->name) == 0);

2，device对象：

	struct platform_device {
		const char	*name;  //用于做匹配
		int		id;  // 一般都是直接给-1
		struct device	dev; // 继承了device父类
		u32		num_resources; // 资源的个数
		struct resource	*resource; // 资源：包括了一个设备的地址和中断
	}
	//注册和注销
		int  platform_device_register(struct platform_device * pdev)；
		void  platform_device_unregister(struct platform_device * pdev);

3，driver对象

	struct platform_driver {
			int (*probe)(struct platform_device *); //匹配成功之后被调用的函数
			int (*remove)(struct platform_device *);//device移除的时候调用的函数
			struct device_driver driver; //继承了driver父类
					const char		*name;//driver父类中的元素name
			const struct platform_device_id *id_table; //如果driver支持多个平台，在列表中写出来
	}

//注册和注销

		int platform_driver_register(struct platform_driver *drv);
		void platform_driver_unregister(struct platform_driver *drv);

编写代码：　编写一个能在多个平台下使用的led驱动

1，注册一个platform_device,定义资源：地址和中断

	struct resource {
		resource_size_t start; // 开始
		resource_size_t end; //结束
		const char *name; //描述，自定义
		unsigned long flags; //区分当前资源描述的是中断(IORESOURCE_IRQ)还是内存（IORESOURCE_MEM）
		struct resource *parent, *sibling, *child;
	};

2，注册一个platform_driver，实现操作设备的代码

	注册完毕，同时如果和pdev匹配成功，自动调用probe方法：
			probe方法： 对硬件进行操作
					a，注册设备号，并且注册fops--为用户提供一个设备标示，同时提供文件操作io接口
					b， 创建设备节点
					c， 初始化硬件
								ioremap(地址);  //地址从pdev需要获取
								readl/writle();
					d，实现各种io接口： xxx_open, xxx_read, ..
		获取资源的方式：		
		//获取资源
		// 参数1: 从哪个pdev中获取资源
		// 参数2:  资源类型
		// 参数3: 表示获取同种资源的第几个

				struct resource *platform_get_resource(struct platform_device *dev, unsigned int type, unsigned int num)

[root@farsight ]# ./led_app
[ 26.829250] --------fops_open----------
[ 26.832025] --------fops_write----------
[ 27.854882] --------fops_write----------
[ 28.857548] --------fops_write----------
[ 29.860138] --------fops_write----------
[ 30.862723] --------fops_write----------
[ 31.865313] --------fops_write----------
[ 32.867971] --------fops_write----------
[ 33.757312] VMEM_VDD_2.8V: disabling
[ 33.870564] --------fops_write----------
[ 34.873153] --------fops_write----------
[ 35.875739] --------fops_write----------
^C[ 36.473797] --------fops_release----------