itop-3568开发板驱动学习笔记（21）平台总线模型

文章列表

《【北京迅为】itop-3568开发板驱动开发指南.pdf》学习笔记

文章目录

平台总线模型简介
注册 platform 设备
- platform 设备结构体
- platform 设备加载函数
- platform 设备卸载函数
- platform 设备实验
注册 platform 驱动
- platform 驱动结构体
- platform 驱动注册函数
- platform 驱动注销函数
- platform 驱动实验
编写 probe 函数
- probe 中获取设备资源的函数
- platform 驱动实验
led 驱动（平台总线方式）
- 平台设备代码
- 平台驱动代码
- 应用层代码
- 测试结果

平台总线模型简介

基本概念

平台总线模型也叫 platform 总线模型。平台总线是 Linux 系统虚拟出来的总线（而不像 i2c，usb 等实实在在存在的硬件总线）。

平台总线模型将一个驱动分成了两个部分，分别是 device.c 和 driver.c。device.c 里写设备有关的驱动代码，driver.c 里写关于控制相关的代码。

使用方法

平台总线通过字符比较，将 name 相同的 device.c 和 driver.c 匹配到一起来控制底层硬件。

特点

减少驱动重复代码：同一份 driver.c 可以用在多款开发板上
提高代码的利用率：更换开发板只需要修改 device.c 的中断和地址等信息

注册 platform 设备

platform 设备驱动（device.c）里写的是硬件资源（寄存器地址、中断号等）

platform 设备结构体

struct platform_device

struct platform_device 是平台设备中 device 的结构体，其被定义在 include/linux/platform_device.h 中，

struct platform_device
{const char *name;    // 设备名，与驱动层匹配int id;              // 用于区分设备，一般设为 -1（不设置 id）bool id_auto;        // 一般不用struct device dev;   // 主要用于传递数据u32 num_resources;   // 设备占用资源个数struct resource *resource; // 设备占用资源的首地址struct platform_device_id *id_entry; // 设备 id 入口char *driver_override; struct mfd_cell *mfd_cell;struct pdev_archdata archdata;
}

struct resource *resource

struct platform_device 中最重要的成员为 struct resource *resource，其被定义在 include/linux/ioport.h 中，

struct resource 
{resource_size_t start; // 资源起始物理地址resource_size_t end;   // 资源结束物理地址const char *name;      // 资源名称unsigned long flags;   // 资源类型struct resource *parent, *sibling, *child;
};

flags 可取值可以在 include/linux/ioport.h 中查看，比如 IORESOURCE_IO、IORESOURCE_IRQ 分别代表 IO 资源和中断资源。

platform 设备加载函数

int platform_device_register(struct platform_device *pdev);

功能：向内核注册一个平台设备
参数：pdev 表示要注册的 struct platform_device 结构体指针
返回值：注册成功返回 0，注册失败返回负数

int platform_add_devices(struct platform_device **devs, int num)

功能：向内核注册 num 个平台设备
参数：pdevs 表示要注册的 struct platform_device 结构体指针数组，num 为 pdevs 数组的元素个数
返回值：注册成功返回 0，注册失败返回负数

platform 设备卸载函数

void platform_device_unregister(struct platform_device *pdev)

功能：把平台设备 pdev 从内核中删除
参数：pdev 表示要删除的 struct platform_device 结构体指针

platform 设备实验

驱动代码

该代码参考迅为教程视频（B站）

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/platform_device.h>static struct resource my_device_resources[] = 
{[0] = {.start = 0xFDD60000,.end   = 0xFDD60004,.flags = IORESOURCE_MEM,},[1] = {.start = 13,.end   = 13,.flags = IORESOURCE_IRQ,}
};void my_device_release(struct device *dev)
{printk("my_device_release.\\n");
}struct platform_device my_device = 
{.name = "mydev",  .id = -1,        // 不设置id.resource = my_device_resources,.num_resources = ARRAY_SIZE(my_device_resources),.dev = {.release = my_device_release,},
};static int __init my_device_init(void)   // 驱动入口函数
{printk("my_device_init.\\n");//注册平台设备platform_device_register(&my_device);return 0;
}static void __exit my_device_exit(void)  // 驱动出口函数
{printk("my_device_exit\\n");//注销平台设备platform_device_unregister(&my_device);
}module_init(my_device_init);  //注册入口函数
module_exit(my_device_exit);  //注册出口函数
MODULE_LICENSE("GPL v2");      //同意GPL协议
MODULE_AUTHOR("xiaohui");      //作者信息

Makefile

#目标文件，与驱动源文件同名,编译成模块
obj-m := platform_device.o#架构平台选择
export ARCH=arm64#编译器选择
export CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-#内核目录
KDIR := /home/topeet/Linux/rk356x_linux/kernel/#编译模块
all:make -C $(KDIR) M=$(shell pwd) modules#清除编译文件
clean:make -C $(KDIR) M=$(shell pwd) clean

实验结果

安装平台设备驱动文件后，可以在 /sys/bus/platform/device/ 目录下看到我们的 mydev，

在这里插入图片描述

注册 platform 驱动

platform 设备驱动（driver.c）里面写的是软件驱动。在 driver.c 文件中首先需要定义一个 platform_driver 结构体。然后去实现这个结构体中的各个成员变量。当 driver.c 和 device.c 匹配成功后，会执行 driver.c 里的 probe() 函数。

platform 驱动结构体

struct platform_driver
{int (*probe)(struct platform_device *);  // 探测函数int (*remove)(struct platform_device *); // 移除函数void (*shutdown)(struct platform_device *); // 关闭设备int (*suspend)(struct platform_device *, pm_message_t state); // 挂起函数int (*resume)(struct platform_device *); // 唤醒函数struct device_driver driver; // 其中的 name 成员用于匹配struct platform_device_id *id_table;
};

该结构体的 probe，remove 两个函数成员时必须实现的，struct device_driver 结构体的 name 成员用于与 device.c 匹配，所以 driver 成员也是需要定义的。

platform 驱动注册函数

int platform_driver_register(struct platform_driver *drv);

功能：向内核注册一个平台驱动
参数：drv表示要注册的 struct platform_driver 结构体指针
返回值：注册成功返回 0，注册失败返回负数

platform 驱动注销函数

void platform_driver_unregister(struct platform_driver *drv);

功能：把平台驱动 drv 从内核中删除
参数：drv 表示要删除的 struct platform_driver 结构体指针

platform 驱动实验

驱动代码

该代码参考迅为教程视频（B站）

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/mod_devicetable.h>int my_driver_probe(struct platform_device *dev)
{printk("my_driver_probe.\\n");return 0;
}int my_driver_remove(struct platform_device *dev)
{printk("my_driver_remove.\\n");return 0;
}// id 匹配表（可以为数组），里面的 name 比 driver.name 优先级高
struct platform_device_id my_driver_id_table =
{.name = "mydev",
};struct platform_driver my_driver = 
{.probe = my_driver_probe,.remove = my_driver_remove,.driver = {.name = "mydev",  // 与 device.c 的 name 匹配.owner = THIS_MODULE,},.id_table = &my_driver_id_table,
};static int __init my_driver_init(void)   // 驱动入口函数
{printk("my_driver_init.\\n");//注册平台驱动platform_driver_register(&my_driver);return 0;
}static void __exit my_driver_exit(void)  // 驱动出口函数
{printk("my_driver_exit\\n");//注销平台驱动platform_driver_unregister(&my_driver);
}module_init(my_driver_init);  //注册入口函数
module_exit(my_driver_exit);  //注册出口函数
MODULE_LICENSE("GPL v2");      //同意GPL协议
MODULE_AUTHOR("xiaohui");      //作者信息

Makefile

#目标文件，与驱动源文件同名,编译成模块
obj-m := platform_driver.o#架构平台选择
export ARCH=arm64#编译器选择
export CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-#内核目录
KDIR := /home/topeet/Linux/rk356x_linux/kernel/#编译模块
all:make -C $(KDIR) M=$(shell pwd) modules#清除编译文件
clean:make -C $(KDIR) M=$(shell pwd) clean

实验结果

先安装 platform_device 驱动，然后安装 platform_driver 驱动，内核会运行 probe 函数，表示设备和驱动匹配成功，当有一方卸载后，platform_driver 里的 remove 函数被执行，表示匹配断开。

在这里插入图片描述

编写 probe 函数

平台总线模型中，硬件信息都在设备 device.c 中，要想让驱动 driver.c 得到 device.c 中的硬件资源，需要在 device 和 driver 匹配后，执行 probe() 函数，在该函数中让 driver 得到 device 中的硬件资源。

probe 中获取设备资源的函数

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

功能：从平台设备 dev 中获取资源
参数：

dev 平台设备结构体指针
type 资源类型
num 索引，不同类型资源索引分开计算（索引从 0 开始计算）
返回值：成功返回 resource 资源指针，失败返回 NULL

int platform_get_irq(struct platform_device *dev, unsigned int num);

功能：从平台设备 dev 中获取中断编号
参数：

dev 平台设备结构体指针
num 索引，不同类型资源索引分开计算（索引从 0 开始计算）
返回值：成功返回中断号，失败返回 -ENXIO

platform 驱动实验

驱动代码

该代码参考迅为教程视频（B站）

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/mod_devicetable.h>struct resource *tmp_resource;
int irq;int my_driver_probe(struct platform_device *dev)
{printk("my_driver_probe.\\n");// 直接获取 device 的资源printk("Mothod 1: IRQ is %lld\\n", dev->resource[1].start);// 通过 API 获取 device 资源tmp_resource = platform_get_resource(dev, IORESOURCE_IRQ, 0);printk("Mothod 2: IRQ is %lld\\n", tmp_resource->start);// 通过 API 获取 device IRQirq = platform_get_irq(dev, 0);printk("Mothod 3: IRQ is %d\\n", irq);// 通过 API 获取 device 资源tmp_resource = platform_get_resource(dev, IORESOURCE_MEM, 0);printk("MEM is %#llx\\n", tmp_resource->start);return 0;
}int my_driver_remove(struct platform_device *dev)
{printk("my_driver_remove.\\n");return 0;
}// id 匹配表（可以为数组），里面的 name 比 driver.name 优先级高
struct platform_device_id my_driver_id_table =
{.name = "mydev",
};struct platform_driver my_driver = 
{.probe = my_driver_probe,.remove = my_driver_remove,.driver = {.name = "mydev",  // 与 device.c 的 name 匹配.owner = THIS_MODULE,},.id_table = &my_driver_id_table,
};static int __init my_driver_init(void)   // 驱动入口函数
{printk("my_driver_init.\\n");//注册平台驱动platform_driver_register(&my_driver);return 0;
}static void __exit my_driver_exit(void)  // 驱动出口函数
{printk("my_driver_exit\\n");//注销平台驱动platform_driver_unregister(&my_driver);
}module_init(my_driver_init);  //注册入口函数
module_exit(my_driver_exit);  //注册出口函数
MODULE_LICENSE("GPL v2");      //同意GPL协议
MODULE_AUTHOR("xiaohui");      //作者信息

Makefile

#目标文件，与驱动源文件同名,编译成模块
obj-m := platform_driver.o#架构平台选择
export ARCH=arm64#编译器选择
export CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-#内核目录
KDIR := /home/topeet/Linux/rk356x_linux/kernel/#编译模块
all:make -C $(KDIR) M=$(shell pwd) modules#清除编译文件
clean:make -C $(KDIR) M=$(shell pwd) clean

实验结果

device 和 driver 匹配后，运行 driver 的 probe 函数，该函数从 device 获取硬件资源，然后打印到串口终端。（使用了三种方法获取中断号资源）

在这里插入图片描述

led 驱动（平台总线方式）

平台设备代码

设备代码中的 GPIO_DR 和 GPIO_DDR 来自 itop-3568开发板驱动学习笔记（5）点灯实验，为 LED GPIO 的寄存器地址。

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/platform_device.h>#define GPIO_DDR  0xFDD60008    // 数据方向寄存器地址
#define GPIO_DR   0xFDD60000    // 数据寄存器地址static struct resource my_device_resources[] = 
{[0] = {.start = GPIO_DR,.end   = GPIO_DDR,.flags = IORESOURCE_MEM,},[1] = {.start = 13,.end   = 13,.flags = IORESOURCE_IRQ,}
};void my_device_release(struct device *dev)
{printk("my_device_release.\\n");
}struct platform_device my_device = 
{.name = "mydev",  .id = -1,        // 不设置id.resource = my_device_resources,.num_resources = ARRAY_SIZE(my_device_resources),.dev = {.release = my_device_release,},
};static int __init my_device_init(void)   // 驱动入口函数
{printk("my_device_init.\\n");//注册平台设备platform_device_register(&my_device);return 0;
}static void __exit my_device_exit(void)  // 驱动出口函数
{printk("my_device_exit\\n");//注销平台设备platform_device_unregister(&my_device);
}module_init(my_device_init);  //注册入口函数
module_exit(my_device_exit);  //注册出口函数
MODULE_LICENSE("GPL v2");      //同意GPL协议
MODULE_AUTHOR("xiaohui");      //作者信息

Makefile

#目标文件，与驱动源文件同名,编译成模块
obj-m := platform_device.o#架构平台选择
export ARCH=arm64#编译器选择
export CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-#内核目录
KDIR := /home/topeet/Linux/rk356x_linux/kernel/#编译模块
all:make -C $(KDIR) M=$(shell pwd) modules#清除编译文件
clean:make -C $(KDIR) M=$(shell pwd) clean

平台驱动代码

该代码结合了上一份 driver 代码和 itop-3568开发板驱动学习笔记（5）点灯实验的 ioremap 点灯实验驱动代码，其中 led 字符驱动的 init 函数内容需要拷贝到 driver.c 的 probe 函数中，原字符驱动 exit 函数内容拷贝到 driver.c 的 remove 函数中。

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/mod_devicetable.h>
#include <linux/kdev_t.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/io.h>struct resource *tmp_resource;
int irq;// 定义一个私有数据结构体
struct my_device
{dev_t dev_num; // 设备号int major;     // 主设备号int minor;     // 次设备号struct cdev st_cdev;struct class *st_class;struct device *st_device;char kbuf[32];unsigned int *gpio_ddr; // io 数据方向unsigned int *gpio_dr;  // io 高低电平// 地址数据类型千万不能写小了！！！
};// 定义一个全局私有数据结构体
struct my_device dev1;// open()
static int  chrdev_open(struct inode *inode , struct file *file )
{file->private_data = &dev1; // 设置私有数据printk("chrdev_open.\\n");return 0;
}// close()
static int chrdev_release(struct inode *inode, struct file *file)
{printk("chrdev_release.\\n");return 0;
}// write()
static ssize_t chrdev_write(struct file *file , const char __user *buf, size_t size, loff_t *off)
{struct my_device *tmp_dev = (struct my_device*)file->private_data;unsigned int tmp;int ret = copy_from_user(tmp_dev->kbuf, buf, size); // 从应用空间读取数据if(ret != 0){printk("copy_from_user error.\\r\\n");return -1;}if(tmp_dev->kbuf[0] == 1) // 如果读到 1，点亮 LED{*(tmp_dev->gpio_dr) |= 0x80008000; // GPIO0_B7 高电平}else if(tmp_dev->kbuf[0] == 0) // 读到 0，熄灭 LED{tmp = *(dev1.gpio_dr) | 0x80000000; // 数据寄存器使能（中间值）*(dev1.gpio_dr) = tmp & ~(0x00008000); // GPIO0_B7 低电平// 实测：数据寄存器写使能必须和 IO 电平值同时写入寄存器，所以这里用到了中间变量}return 0;
}// read()
static  ssize_t chrdev_read(struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *off)
{printk("chrdev_read.\\n");return 0;
}static struct file_operations chrdev_fops = {.owner = THIS_MODULE, //将 owner 成员指向本模块，可以避免在模块的操作正在被使用时卸载该模块.open = chrdev_open,  //将 open 成员指向 chrdev_open()函数.read = chrdev_read,  //将 read 成员指向 chrdev_read()函数.write = chrdev_write,//将 write 字段指向 chrdev_write()函数.release = chrdev_release,//将 release 字段指向 chrdev_release()函数
};int my_driver_probe(struct platform_device *dev)
{int ret;printk("my_driver_probe.\\n");// 通过 API 获取 device 资源tmp_resource = platform_get_resource(dev, IORESOURCE_MEM, 0);printk("MEM is %#llx\\n", tmp_resource->start);// 自动获取设备号（只申请一个，次设备号从 0 开始）ret = alloc_chrdev_region(&dev1.dev_num, 0, 1, "chrdev_test");if(ret < 0){goto err_alloc;}printk("alloc chrdev region successfully.\\n");dev1.major = MAJOR(dev1.dev_num); // 获取主设备号dev1.minor = MINOR(dev1.dev_num); // 获取次设备号printk("major is %d.\\nminor is %d\\n", dev1.major, dev1.minor);dev1.st_cdev.owner = THIS_MODULE; // 将 owner 成员指向本模块，可以避免模块 st_cdev 被使用时卸载模块cdev_init(&dev1.st_cdev, &chrdev_fops); // 初始化字符设备	ret = cdev_add(&dev1.st_cdev, dev1.dev_num, 1); // 将字符设备添加到系统if(ret < 0){goto err_cdev_add;}printk("cdev add successfully.\\n");dev1.st_class = class_create(THIS_MODULE, "chrdev_class"); // 创建设备类if(IS_ERR(dev1.st_class)){ret = PTR_ERR(dev1.st_class); // 返回错误码goto err_class_create;}dev1.st_device = device_create(dev1.st_class, NULL, dev1.dev_num, NULL, "chrdev_device"); // 创建设备if(IS_ERR(dev1.st_device)){ret = PTR_ERR(dev1.st_device); // 返回错误码goto err_device_create;}// 将物理地址转化为虚拟地址（寄存器为 32 位，所以映射 4 字节）dev1.gpio_ddr = ioremap(tmp_resource->end, 4); // IO 数据方向if(IS_ERR(dev1.gpio_ddr)){ret = PTR_ERR(dev1.gpio_ddr); // 返回错误码goto err_ddr_ioremap;}// 1000 0000 1000 0000 *(dev1.gpio_ddr) |= 0x80008000; // GPIO0_B7 设置输出模式dev1.gpio_dr = ioremap(tmp_resource->start, 4);   // IO 电平if(IS_ERR(dev1.gpio_dr)){ret = PTR_ERR(dev1.gpio_dr); // 返回错误码goto err_dr_ioremap;}return 0;err_dr_ioremap:iounmap(dev1.gpio_dr); // 取消映射err_ddr_ioremap:iounmap(dev1.gpio_ddr); // 取消映射err_device_create:class_destroy(dev1.st_class); // 删除类err_class_create:cdev_del(&dev1.st_cdev); // 删除 cdeverr_cdev_add:unregister_chrdev_region(dev1.dev_num, 1); // 注销设备号err_alloc:return ret; // 返回错误号}int my_driver_remove(struct platform_device *dev)
{printk("my_driver_remove.\\n");iounmap(dev1.gpio_dr); // 取消映射iounmap(dev1.gpio_ddr); // 取消映射device_destroy(dev1.st_class, dev1.dev_num); // 删除设备class_destroy(dev1.st_class); //删除设备类cdev_del(&dev1.st_cdev); // 删除字符设备unregister_chrdev_region(dev1.dev_num, 1); // 注销设备号return 0;
}// id 匹配表（可以为数组），里面的 name 比 driver.name 优先级高
struct platform_device_id my_driver_id_table =
{.name = "mydev",
};struct platform_driver my_driver = 
{.probe = my_driver_probe,.remove = my_driver_remove,.driver = {.name = "mydev",  // 与 device.c 的 name 匹配.owner = THIS_MODULE,},.id_table = &my_driver_id_table,
};static int __init my_driver_init(void)   // 驱动入口函数
{printk("my_driver_init.\\n");//注册平台驱动platform_driver_register(&my_driver);return 0;
}static void __exit my_driver_exit(void)  // 驱动出口函数
{printk("my_driver_exit\\n");//注销平台驱动platform_driver_unregister(&my_driver);
}module_init(my_driver_init);  //注册入口函数
module_exit(my_driver_exit);  //注册出口函数
MODULE_LICENSE("GPL v2");      //同意GPL协议
MODULE_AUTHOR("xiaohui");      //作者信息

Makefile

#目标文件，与驱动源文件同名,编译成模块
obj-m := platform_driver.o#架构平台选择
export ARCH=arm64#编译器选择
export CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-#内核目录
KDIR := /home/topeet/Linux/rk356x_linux/kernel/#编译模块
all:make -C $(KDIR) M=$(shell pwd) modules#清除编译文件
clean:make -C $(KDIR) M=$(shell pwd) clean

应用层代码

这份测试代码摘自 itop-3568开发板驱动学习笔记（5）点灯实验，用于控制 LED 闪烁。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>#define DEV_FILE "/dev/chrdev_device"int main(int argc, char** argv)
{int fd, tmp;int ret = 0;// 打开设备文件fd = open(DEV_FILE, O_RDWR, 0644);if(fd < 0){printf("%s open failed.\\n", DEV_FILE);return 0;}printf("%s open successfully.\\n", DEV_FILE);// 调用 write()while(1){tmp = 1;write(fd, &tmp, 1);sleep(1);tmp = 0;write(fd, &tmp, 1);sleep(1);}// 关闭设备文件close(fd);return 0;
}

测试结果

device 和 driver 配对后，成功运行 driver 的 probe 函数，在该函数里实现 led 字符设备的创建，随后运行 app 来控制 led 闪烁。

在这里插入图片描述

led 闪烁：

请添加图片描述

itop-3568开发板驱动学习笔记（21）平台总线模型

文章目录

平台总线模型简介

注册 platform 设备

platform 设备结构体

platform 设备加载函数

platform 设备卸载函数

platform 设备实验

注册 platform 驱动

platform 驱动结构体

platform 驱动注册函数

platform 驱动注销函数

platform 驱动实验

编写 probe 函数

probe 中获取设备资源的函数

platform 驱动实验

led 驱动（平台总线方式）

平台设备代码

平台驱动代码

应用层代码

测试结果

公告

DeepSeek全套部署资料免费下载

免费可商用字体批量下载

标签

itop-3568开发板驱动学习笔记（21）平台总线模型

文章目录

平台总线模型简介

注册 platform 设备

platform 设备结构体

platform 设备加载函数

platform 设备卸载函数

platform 设备实验

注册 platform 驱动

platform 驱动结构体

platform 驱动注册函数

platform 驱动注销函数

platform 驱动实验

编写 probe 函数

probe 中获取设备资源的函数

platform 驱动实验

led 驱动（平台总线方式）

平台设备代码

平台驱动代码

应用层代码

测试结果

相关问题

公告

DeepSeek全套部署资料免费下载

免费可商用字体批量下载

标签