Linux驱动（六）：Linux2.6驱动编写之平台设备总线

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前言

本文主要介绍了一下两种驱动编写方法：
1.比较原始的设备端+驱动端编写方法。
2.效率较高的设备树+驱动端编写方法。
最后，使用LED闪烁实战验证了一下。

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一、平台设备总线

1.是个啥？

  在Linux驱动开发中，平台设备总线（Platform Device Bus）是一个重要的概念，用于管理与特定平台紧密集成的设备。这些设备通常不是通过传统的总线（如PCI、USB）连接的，而是直接连接到系统的硬件平台上。
  说人话就是：平台设备总线（Platform Device Bus）是Linux内核虚拟出来的一条总线，不是真实的导线。它将底层驱动分为了设备端和驱动端。设备端主要就是负责提供稳定不变的东西。例如设备的信息等，大部分就是和硬件相关的（该部分可以选择用设备树写）。驱动端主要就是负责先从设备端获取稳定不变的信息，然后再去驱动一些需要变动的东西。
  平台设备总线也分为两种编写方式：1.设备端+驱动端。2.设备树+驱动端。本质上的区别就是硬件配置的管理方式不同，前者是要单独写一个驱动程序，里面包含了有关设备的所有配置信息。后者的硬件配置信息通过挂载到设备树上来管理。
注意：无论是设备端+驱动端还是设备树+驱动端他们在加载时都不用分先后。

2.API函数

注册平台设备函数：

int platform_device_register(struct platform_device *pdev);

函数参数：指向 platform_device 结构体的指针（核心结构体）

void xyd_release(struct device *dev)//虽然不用填东西，但必须要有
{
}struct platform_device {const char *name;int id;struct device dev;u32 num_resources;struct resource *resource;
}

核心结构体里的参数有很多，需要填写的部分如上所示。
name:就是和驱动端所要匹配的名字。
id：也是匹配方式的一种，这里一般填-1即可
dev：存放设备信息的核心结构体（void (*release)(struct device *dev);）
num_resources：提供资源的数量，一般用ARRAY_SIZE()计算。
resource:提供的具体资源

struct resource {
resource_size_t start;
resource_size_t end;
const char *name;
unsigned long flags;
};

start：资源设备的起始地址
end：资源设备的结束地址
name：给这个设备资源取的名字
flags：资源的类型 — 使用宏即可，内核已经帮你定义好了

注销平台设备函数：

void platform_device_unregister(struct platform_device *pdev)

函数参数：平台设备的核心结构体

接下来是驱动端的API函数：

platform_driver_register(struct platform_driver *prv)
struct platform_driver {
int (*probe)(struct platform_device *);
int (*remove)(struct platform_device *);
struct device_driver driver;
};

probe：探测函数。 设备端和驱动端匹配成功时就会进入到该函数中去执行，从而去获取资源以及注册相关的设备资源。
remove：移除函数，有一端被卸载时就会进入该移除函数中执行。一般存放卸载的API函数。
driver：设备资源的核心结构体

struct device_driver {
const char *name;
const struct of_device_id *of_match_table;
};

name：驱动端和设备端进行匹配的名字
of_match_table：他是用于驱动端和设备树进行匹配的参数

struct of_device_id {
char compatible[128];//他要和设备树里的 compatible 保持一致
};

如果你使用的是驱动端+设备树的编写方法，那么此时你需要填写如下结构体：

struct device_driver {
const char *name,
}

否则你去加载内核驱动时，内核会出问题。

二、设备端+驱动端

  这种方法，现在用的已经较少了，因为比较麻烦。设备信息通常在代码中直接定义，通常适合简单的工作场景。

1. 匹配机制

  因为平台设备总线将驱动分为设备端和驱动端，那么驱动运行时，驱动端是如何找到对应的设备端，去寻找设备信息的呢？
  关键就在于：名字，设备端+驱动端的匹配是由名字来匹配的，本质上就是利用strcmp函数进行字符串比较。
  设备端和驱动端都有一个属于自己的核心结构体，而各自的核心结构体里都有一个名为name的成员变量，他们就是通过该变量进行匹配的。
  在编写时一定要注意两端的name变量要保持一致

2. 实现代码

设备端：

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/platform_device.h>//定义结构体表明存放的设备信息
struct resource Led_s[2]={[0]={.start = 21,.end = 22,.name = "my_leds",.flags = IORESOURCE_MEM,},	[1]={.start = 0,.end = 1,.name = "my_leds",.flags = IORESOURCE_MEM,}	
};void xyd_release(struct device *dev)
{
}struct platform_device pdev={.name="my_leds",.id= -1,.dev={.release = xyd_release,},.num_resources = ARRAY_SIZE(Led_s),.resource = Led_s,
};static int __init mydevice_init(void)
{int a=0;printk("设备端加载函数运行!\n");a=platform_device_register(&pdev);if(a < 0){printk("platform_device_register error\n");return -1;}printk("设备端注册成功\n");	return 0;
}static void __exit mydevice_exit(void)
{printk("设备端卸载函数运行!\n");platform_device_unregister(&pdev);printk("设备端卸载完成!\n");
}module_init(mydevice_init);
module_exit(mydevice_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

驱动端

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include<linux/device.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/platform_device.h>struct resource *led[2];
dev_t dev;
struct cdev mydev;
struct class *myclass = NULL;int my_open (struct inode *inode, struct file *fp)
{int i;for(i=led[0]->start;i<=led[0]->end;i++){gpio_set_value(i,led[1]->end);//21,1/22,1}printk("led灯:亮！\n");return 0;
}int my_release (struct inode *inode, struct file *fp)
{int i;for(i=led[0]->start;i<=led[0]->end;i++){gpio_set_value(i,led[1]->start);//21,0/22,0}printk("led灯:灭！\n");return 0;
}struct file_operations my_file = {.open = my_open,.release = my_release,
};int my_probe(struct platform_device *pdev)
{int i;for(i=0;i<=1;i++){led[i] = platform_get_resource(pdev,IORESOURCE_MEM,i);}gpio_request(led[0]->start, "led1");gpio_request(led[0]->end, "led2");gpio_direction_output(led[0] -> start, 0);gpio_direction_output(led[0] -> end, 0);//动态申请设备号alloc_chrdev_region(&dev, 0, 1, "myled");//初始化设备核心结构体cdev_init(&mydev,&my_file);//向内核申请Linux2.6字符设备cdev_add(&mydev, dev, 1);myclass = class_create(THIS_MODULE,"LED_CLASS");device_create(myclass, NULL, dev, NULL, "myleds");printk("探测函数：设备端和驱动端匹配成功\n");return 0;
}int myled_remove(struct platform_device *pdev)
{printk("移除函数运行\n");device_destroy(myclass,dev);//销毁设备节点class_destroy(myclass);//销毁设备类cdev_del(&mydev);//删除字符设备unregister_chrdev_region(dev,1);//释放设备号printk("设备注销成功\n");gpio_free(led[0]->start);gpio_free(led[1]->start);return 0;
}struct platform_driver drv = {.probe = my_probe,.remove = myled_remove,.driver = {.name = "my_leds",},
};static int __init mydriver_init(void)
{platform_driver_register(&drv);return 0;
}static void __exit mydriver_exit(void)
{platform_driver_unregister(&drv);
}	module_init(mydriver_init);
module_exit(mydriver_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

应用端

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
int main(int argc,char *argv[])
{int fd =0;char buffer[100];const char *data = "Hello, this is a test write!";if(argc<2){printf("请输入正确的参数\n");return -1;}fd = open(argv[1],O_RDWR);if(fd<0){perror("open");return -1;}while(1){fd = open(argv[1],O_RDWR); // --- 底层的open函数sleep(1);close(fd);//底层的closesleep(1);}	return 0;
}

三、设备树+驱动端

  使用设备树+驱动端的编写方法是当前最常用且效率最高的方式。通过设备树，我们能够通过几行简洁的代码完成硬件信息的挂载，从而将主要精力集中在编写驱动端的代码上。

1.匹配机制

  和设备端+驱动端的匹配方法不同，设备树+驱动端的匹配机制主要是通过设备树里的 Compatible属性来匹配的。所以在编写时，驱动端代码要和设备树上的compatible（兼容性标识符）保持一致。

设备树：

驱动端：

2.代码实现

设备树：

// SPDX-License-Identifier: (GPL-2.0+ OR MIT)
/** Copyright (c) 2021 Rockchip Electronics Co., Ltd.**//dts-v1/;#include "rk3588s-evb4-lp4x-yyt.dtsi"
#include "rk3588-linux.dtsi"/ {model = "Rockchip RK3588S EVB4 LP4X V10 Board";compatible = "rockchip,rk3588s-evb4-lp4x-v10", "rockchip,rk3588";xydled:xyd_leds {compatible = "xyd_led";leds-gpios = <&gpio0 RK_PC5 GPIO_ACTIVE_HIGH>,<&gpio0 RK_PC6 GPIO_ACTIVE_HIGH>,<&gpio0 RK_PD0 GPIO_ACTIVE_HIGH>,<&gpio1 RK_PD5 GPIO_ACTIVE_HIGH>;status = "okay";};xydkey:xyd_keys{compatible = "xyd_keys";keys-gpios = <&gpio1 RK_PA7 GPIO_ACTIVE_LOW>,<&gpio1 RK_PB1 GPIO_ACTIVE_LOW>;interrupt-parent = <&gpio1>;interrupts = <RK_PA7 IRQ_TYPE_LEVEL_LOW>,<RK_PB1 IRQ_TYPE_LEVEL_LOW>;		 status = "okay";};xydbeep:xyd_beep{compatible = "xyd-beep";beeps-gpios = <&gpio1 RK_PA4 GPIO_ACTIVE_HIGH>;status = "okay";	};xydinfo:xyd_device{compatible = "xyd-device";devices-gpios =  <&gpio0 RK_PC5 GPIO_ACTIVE_HIGH>,<&gpio0 RK_PC6 GPIO_ACTIVE_HIGH>,<&gpio1 RK_PA7 GPIO_ACTIVE_LOW>,<&gpio1 RK_PB1 GPIO_ACTIVE_LOW>,<&gpio1 RK_PA4 GPIO_ACTIVE_HIGH>;status = "okay";	};xydnod:xyd_devs{compatible = "xyd-devs";xydled1: xyd_leds {leds-gpios = <&gpio0 RK_PC5 GPIO_ACTIVE_HIGH>,								<&gpio0 RK_PC6 GPIO_ACTIVE_HIGH>;status = "okay";};xydkey1: xyd_keys {keys-gpios = <&gpio1 RK_PA7 GPIO_ACTIVE_LOW>,<&gpio1 RK_PB1 GPIO_ACTIVE_LOW>;status = "okay";};xydbeep1: xyd_beep {beeps-gpios = <&gpio1 RK_PA4 GPIO_ACTIVE_HIGH>;status = "okay";};};
};

驱动端：

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include<linux/device.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/platform_device.h>int led[2]={0};
dev_t dev;
struct cdev mydev;
struct class *myclass = NULL;int my_open (struct inode *inode, struct file *fp)
{int i;for(i=0;i<=1;i++){gpio_set_value(led[i],1);//21,1/22,1}printk("led灯:亮！\n");return 0;
}int my_release (struct inode *inode, struct file *fp)
{int i;for(i=0;i<=1;i++){gpio_set_value(led[i],0);//21,0/22,0}printk("led灯:灭！\n");return 0;
}struct file_operations my_file = {.open = my_open,.release = my_release,
};int my_probe(struct platform_device *pdev)
{//获取编号led[0] = of_get_named_gpio(pdev->dev.of_node,"leds-gpios",0);led[1] = of_get_named_gpio(pdev->dev.of_node,"leds-gpios",1);gpio_request(led[0], "led1");gpio_request(led[1], "led2");gpio_direction_output(led[0], 0);gpio_direction_output(led[1], 0);//动态申请设备号alloc_chrdev_region(&dev, 0, 1, "myled");//初始化设备核心结构体cdev_init(&mydev,&my_file);//向内核申请Linux2.6字符设备cdev_add(&mydev, dev, 1);myclass = class_create(THIS_MODULE,"LED_CLASS");device_create(myclass, NULL, dev, NULL, "my_leds");printk("探测函数：设备端和驱动端匹配成功\n");return 0;
}
int myled_remove(struct platform_device *pdev)
{printk("移除函数运行\n");device_destroy(myclass,dev);//销毁设备节点class_destroy(myclass);//销毁设备类cdev_del(&mydev);//删除字符设备unregister_chrdev_region(dev,1);//释放设备号printk("设备注销成功\n");gpio_free(led[0]);gpio_free(led[1]);return 0;
}const struct of_device_id mydev_node={.compatible = "xyd_led",
};struct platform_driver drv = {.probe = my_probe,.remove = myled_remove,.driver = {.name = "my_leds",.of_match_table = &mydev_node	},
};static int __init mydriver_init(void)
{platform_driver_register(&drv);return 0;
}static void __exit mydriver_exit(void)
{platform_driver_unregister(&drv);
}	module_init(mydriver_init);
module_exit(mydriver_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

应用端：

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
int main(int argc,char *argv[])
{int fd =0;char buffer[100];const char *data = "Hello, this is a test write!";if(argc<2){printf("请输入正确的参数\n");return -1;}fd = open(argv[1],O_RDWR);if(fd<0){perror("open");return -1;}while(1){fd = open(argv[1],O_RDWR); // --- 底层的open函数sleep(1);close(fd);//底层的closesleep(1);}	return 0;
}

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