Linux驱动开发（platform 设备驱动）
platform 设备驱动
- 驱动的分隔与分离
- 驱动的分隔与分离
- 驱动的分层
- platform 平台驱动模型简介
- platform 总线
- platform 驱动
- platform 设备
- 设备树下的 platform 驱动简介
- 案例
Linux 系统要考虑到驱动的可重用性，因此提出了驱动的分离与分层这样的软件思路，在这个思路下诞生了我们将来最常打交道的 platform 设备驱动，也叫做平台设备驱动
驱动的分隔与分离
驱动的分隔与分离
对于 Linux 这样一个成熟、庞大、复杂的操作系统，代码的重用性非常重要，否则的话就会在 Linux 内核中存在大量无意义的重复代码，假如现在有三个平台 A、 B 和 C，这三个平台(这里的平台说的是 SOC)上都有 MPU6050 这个 I2C 接口的六轴传感器，按照我们写裸机 I2C 驱动的时候的思路，每个平台都有一个MPU6050的驱动，因此编写出来的最简单的驱动框架如图所示
可以看出，每种平台下都有一个主机驱动和设备驱动，主机驱动肯定是必须要的，毕竟不同的平台其 I2C 控制器不同。但是右侧的设备驱动就没必要每个平台都写一个，因为不管对于那个 SOC 来说， MPU6050 都是一样，通过 I2C 接口读写数据就行了，只需要一个 MPU6050 的驱动程序即可，最好的做法就是每个平台的 I2C 控制器都提供一个统一的接口(也叫做主机驱动)，每个设备的话也只提供一个驱动程序(设备驱动)，每个设备通过统一的 I2C接口驱动来访问，这样就可以大大简化驱动文件
实际的 I2C 驱动设备肯定有很多种，不止 MPU6050 这一个，所以如图所示
这个就是驱动的分隔，也就是将主机驱动和设备驱动分隔开来，比如 I2C、 SPI 等等都会采用驱动分隔的方式来简化驱动的开发
在实际的驱动开发中，一般 I2C 主机控制器驱动已经由半导体厂家编写好了，而设备驱动一般也由设备器件的厂家编写好了，我们只需要提供设备信息即可，比如 I2C 设备的话提供设备连接到了哪个 I2C 接口上， I2C 的速度是多少等等。相当于将设备信息从设备驱动中剥离开来，驱动使用标准方法去获取到设备信息(比如从设备树中获取到设备信息)，然后根据获取到的设备信息来初始化设备。 这样就相当于驱动只负责驱动，设备只负责设备，想办法将两者进行匹配即可。这个就是 Linux 中的总线(bus)、驱动(driver)和设备(device)模型，也就是常说的驱动分离
当我们向系统注册一个驱动的时候，总线就会在右侧的设备中查找，看看有没有与之匹配的设备，如果有的话就将两者联系起来。同样的，当向系统中注册一个设备的时候，总线就会在左侧的驱动中查找看有没有与之匹配的设备，有的话也联系起来。 Linux 内核中大量的驱动程序都采用总线、驱动和设备模式，platform 驱动就是这一思想下的产物
驱动的分层
Linux 下的驱动往往也是分层的，分层的目的也是为了在不同的层处理不同的内容。以其他书籍或者资料常常使用到的input(输入子系统，后面会有专门的章节详细的讲解)为例，简单介绍一下驱动的分层。 input 子系统负责管理所有跟输入有关的驱动，包括键盘、鼠标、触摸等，最底层的就是设备原始驱动，负责获取输入设备的原始值，获取到的输入事件上报给 input 核心层。 input 核心层会处理各种 IO 模型，并且提供 file_operations 操作集合。我们在编写输入设备驱动的时候只需要处理好输入事件的上报即可，至于如何处理这些上报的输入事件那是上层去考虑的，我们不用管。可以看出借助分层模型可以极大的简化我们的驱动编写，对于驱动编写来说非常的友好。
platform 平台驱动模型简介
前面我们讲了设备驱动的分离，并且引出了总线(bus)、驱动(driver)和设备(device)模型，比如 I2C、 SPI、 USB 等总线，在 SOC 中有些外设是没有总线这个概念的，但是又要使用总线、驱动和设备模型，为了解决此问题， Linux 提出了 platform 这个虚拟总线，相应的就有 platform_driver 和 platform_device
platform 总线
Linux系统内核使用bus_type结构体表示总线，此结构体定义在文件include/linux/device.h
struct bus_type {const char *name;const char *dev_name;struct device *dev_root;const struct attribute_group **bus_groups;const struct attribute_group **dev_groups;const struct attribute_group **drv_groups;int (*match)(struct device *dev, struct device_driver *drv);int (*uevent)(struct device *dev, struct kobj_uevent_env *env);int (*probe)(struct device *dev);int (*remove)(struct device *dev);void (*shutdown)(struct device *dev);int (*online)(struct device *dev);int (*offline)(struct device *dev);int (*suspend)(struct device *dev, pm_message_t state);int (*resume)(struct device *dev);int (*num_vf)(struct device *dev);int (*dma_configure)(struct device *dev);const struct dev_pm_ops *pm;const struct iommu_ops *iommu_ops;struct subsys_private *p;struct lock_class_key lock_key;bool need_parent_lock;
};
第 8 行， match 函数，此函数很重要，单词 match 的意思就是“匹配、相配”，因此此函数就是完成设备和驱动之间匹配的，总线就是使用 match 函数来根据注册的设备来查找对应的驱动，或者根据注册的驱动来查找相应的设备，因此每一条总线都必须实现此函数。 match 函数有两个参数： dev 和 drv，这两个参数分别为 device 和 device_driver 类型，也就是设备和驱动
platform 总线是 bus_type 的一个具体实例，定义在文件 drivers/base/platform.c， platform 总线定义如下：
struct bus_type platform_bus_type = {.name = "platform",.dev_groups = platform_dev_groups,.match = platform_match,.uevent = platform_uevent,.dma_configure = platform_dma_configure,.pm = &platform_dev_pm_ops,
};
platform_bus_type 就是 platform 平台总线，其中 platform_match 就是匹配函数。我们来看一下驱动和设备是如何匹配的， platform_match 函数定义在文件 drivers/base/platform.c 中
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);/* When driver_override is set, only bind to the matching driver */if (pdev->driver_override)return !strcmp(pdev->driver_override, drv->name);/* Attempt an OF style match first */if (of_driver_match_device(dev, drv))return 1;/* Then try ACPI style match */if (acpi_driver_match_device(dev, drv))return 1;/* Then try to match against the id table */if (pdrv->id_table)return platform_match_id(pdrv->id_table, pdev) != NULL;/* fall-back to driver name match */return (strcmp(pdev->name, drv->name) == 0);
}驱动和设备的匹配有四种方法：
第 11~12 行，第一种匹配方式， OF 类型的匹配，也就是设备树采用的匹配方式，of_driver_match_device 函数定义在文件 include/linux/of_device.h 中。 device_driver 结构体(表示设备驱动)中有个名为of_match_table的成员变量，此成员变量保存着驱动的compatible匹配表，设备树中的每个设备节点的 compatible 属性会和 of_match_table 表中的所有成员比较，查看是否有相同的条目，如果有的话就表示设备和此驱动匹配，设备和驱动匹配成功以后 probe 函数就会执行
第 15~16 行，第二种匹配方式， ACPI 匹配方式
第 19~20 行，第三种匹配方式， id_table 匹配，每个 platform_driver 结构体有一个 id_table成员变量，顾名思义，保存了很多 id 信息。这些 id 信息存放着这个 platformd 驱动所支持的驱动类型
第 23 行，第四种匹配方式，如果第三种匹配方式的 id_table 不存在的话就直接比较驱动和设备的 name 字段，看看是不是相等，如果相等的话就匹配成功
对于支持设备树的 Linux 版本号，一般设备驱动为了兼容性都支持设备树和无设备树两种匹配方式。也就是第一种匹配方式一般都会存在，第三种和第四种只要存在一种就可以，一般用的最多的还是第四种，也就是直接比较驱动和设备的 name 字段，毕竟这种方式最简单了
platform 驱动
platform_driver 结 构 体 表 示 platform 驱 动 ， 此 结 构 体 定 义 在 文 件include/linux/platform_device.h 中，内容如下
struct platform_driver {int (*probe)(struct platform_device *);int (*remove)(struct platform_device *);void (*shutdown)(struct platform_device *);int (*suspend)(struct platform_device *, pm_message_t state);int (*resume)(struct platform_device *);struct device_driver driver;const struct platform_device_id *id_table;bool prevent_deferred_probe;
};
probe 函数，当驱动与设备匹配成功以后 probe 函数就会执行，非常重要的函数！！一般驱动的提供者会编写，如果自己要编写一个全新的驱动，那么 probe 就需要自行实现
driver 成员，为 device_driver 结构体变量， Linux 内核里面大量使用到了面向对象的思维， device_driver 相当于基类，提供了最基础的驱动框架。 plaform_driver 继承了这个基类，然后在此基础上又添加了一些特有的成员变量
id_table 表，也就是platform 总线匹配驱动和设备的时候采用的第三种方法， id_table 是个表(也就是数组)，每个元素的类型为platform_device_id
struct platform_device_id {char name[PLATFORM_NAME_SIZE];kernel_ulong_t driver_data;
};
device_driver 结构体定义在 include/linux/device.h， device_driver 结构体内容如下
struct device_driver {const char *name;struct bus_type *bus;struct module *owner;const char *mod_name; /* used for built-in modules */bool suppress_bind_attrs; /* disables bind/unbind via sysfs */enum probe_type probe_type;const struct of_device_id *of_match_table;const struct acpi_device_id *acpi_match_table;int (*probe) (struct device *dev);int (*remove) (struct device *dev);void (*shutdown) (struct device *dev);int (*suspend) (struct device *dev, pm_message_t state);int (*resume) (struct device *dev);const struct attribute_group **groups;const struct attribute_group **dev_groups;const struct dev_pm_ops *pm;void (*coredump) (struct device *dev);struct driver_private *p;
};of_match_table 就是采用设备树的时候驱动使用的匹配表，同样是数组，每个匹配项都为 of_device_id 结构体类型，此结构体定义在文件 include/linux/mod_devicetable.h 中
struct of_device_id {char name[32];char type[32];char compatible[128];const void *data;
};
第 4 行的 compatible 非常重要，因为对于设备树而言，就是通过设备节点的 compatible 属性值和 of_match_table 中每个项目的 compatible 成员变量进行比较，如果有相等的就表示设备和此驱动匹配成功
在编写 platform 驱动的时候，首先定义一个 platform_driver 结构体变量，然后实现结构体中的各个成员变量，重点是实现匹配方法以及 probe 函数。当驱动和设备匹配成功以后 probe函数就会执行，具体的驱动程序在 probe 函数里面编写，比如字符设备驱动等等
当我们定义并初始化好 platform_driver 结构体变量以后，需要在驱动入口函数里面调用platform_driver_register 函数向 Linux 内核注册一个 platform 驱动， platform_driver_register 函数原型如下所示
int platform_driver_register (struct platform_driver *driver)
driver：要注册的 platform 驱动
返回值： 负数，失败； 0，成功
还需要在驱动卸载函数中通过 platform_driver_unregister 函数卸载 platform 驱动，platform_driver_unregister 函数原型如下
void platform_driver_unregister(struct platform_driver *drv)
drv：要卸载的 platform 驱动
返回值： 无
platform 驱动框架如下所示
/* 设备结构体 */
struct xxx_dev {struct cdev cdev;/* 设备结构体其他具体内容 */
};struct xxx_dev xxxdev; /* 定义个设备结构体变量 *//*** xxx_open - 打开设备* @inode: 索引节点* @filp: 文件指针* * 返回: 0表示成功*/
static int xxx_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{/* 函数具体内容 */return 0;
}/*** xxx_write - 向设备写入数据* @filp: 文件指针* @buf: 用户空间缓冲区* @cnt: 要写入的字节数* @offt: 文件偏移量* * 返回: 实际写入的字节数*/
static ssize_t xxx_write(struct file *filp, const char __user *buf,size_t cnt, loff_t *offt)
{/* 函数具体内容 */return 0;
}/*** 字符设备驱动操作集*/
static struct file_operations xxx_fops = {.owner = THIS_MODULE,.open = xxx_open,.write = xxx_write,
};/*** platform 驱动的 probe 函数* 驱动与设备匹配成功以后此函数就会执行*/
static int xxx_probe(struct platform_device *dev)
{...cdev_init(&xxxdev.cdev, &xxx_fops); /* 注册字符设备驱动 *//* 函数具体内容 */return 0;
}static int xxx_remove(struct platform_device *dev)
{...cdev_del(&xxxdev.cdev); /* 删除 cdev *//* 函数具体内容 */return 0;
}/* 匹配列表 */
static const struct of_device_id xxx_of_match[] = {{ .compatible = "xxx-gpio" },{ /* Sentinel */ }
};/*** platform 平台驱动结构体*/
static struct platform_driver xxx_driver = {.driver = {.name = "xxx",.of_match_table = xxx_of_match,},.probe = xxx_probe,.remove = xxx_remove,
};/* 驱动模块加载 */
static int __init xxxdriver_init(void)
{return platform_driver_register(&xxx_driver);
}/* 驱动模块卸载 */
static void __exit xxxdriver_exit(void)
{platform_driver_unregister(&xxx_driver);
}module_init(xxxdriver_init);
module_exit(xxxdriver_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("ubuntu");
传统的字符设备驱动，所谓的 platform 驱动并不是独立于字符设备驱动、块设备驱动和网络设备驱动之外的其他种类的驱动。 platform 只是为了驱动的分离与分层而提出来的一种框架，其驱动的具体实现还是需要字符设备驱动、块设备驱动或网络设备驱动
xxx_probe 函数，当驱动和设备匹配成功以后此函数就会执行，以前在驱动入口 init 函数里面编写的字符设备驱动程序就全部放到此 probe 函数里面。比如注册字符设备驱动、添加 cdev、创建类等等
xxx_remove 函数， platform_driver 结构体中的 remove 成员变量，当关闭 platfor备驱动的时候此函数就会执行，以前在驱动卸载 exit 函数里面要做的事情就放到此函数中来。比如，使用 iounmap 释放内存、删除 cdev，注销设备号等等
xxx_of_match 匹配表，如果使用设备树的话将通过此匹配表进行驱动和设备的匹配，该函数设置了一个匹配项，此匹配项的 compatible 值为“xxx-gpio”，因此当设备树中设备节点的 compatible 属性值为“xxx-gpio”的时候此设备就会与此驱动匹配，{ /* Sentinel */ }是一个标记， of_device_id 表最后一个匹配项必须是空的
定义一个 platform_driver 结构体变量 xxx_driver，表示 platform 驱动，设置 paltform_driver 中的 device_driver 成员变量的 name 和 of_match_table 这两个属性，其中name 属性用于传统的驱动与设备匹配，也就是检查驱动和设备的 name 字段是不是相同，of_match_table 属性就是用于设备树下的驱动与设备检查。对于一个完整的驱动程序，必须提供有设备树和无设备树两种匹配方法，最后设置 probe 和 remove 这两成员变量
总体来说， platform 驱动还是传统的字符设备驱动、块设备驱动或网络设备驱动，只是套上了一张“platform”的皮，目的是为了使用总线、驱动和设备这个驱动模型来实现驱动的分离与分层
platform 设备
platform_device 这个结构体表示 platform 设备，这里我们要注意，如果内核支持设备树的话就不要再使用 platform_device 来描述设备了，因为改用设备树去描述了。当然了，你如果一定要用 platform_device 来描述设备信息的话也是可以的。 platform_device 结构体定义在文件include/linux/platform_device.h 中
struct platform_device {const char *name;int id;bool id_auto;struct device dev;u64 platform_dma_mask;u32 num_resources;struct resource *resource;const struct platform_device_id *id_entry;char *driver_override; /* Driver name to force a match *//* MFD cell pointer */struct mfd_cell *mfd_cell;/* arch specific additions */struct pdev_archdata archdata;
};
name 表示设备名字，要和所使用的 platform 驱动的 name 字段相同，否则的话设备就无法匹配到对应的驱动。比如对应的 platform 驱动的 name 字段为“xxx-gpio”，那么此 name字段也要设置为“xxx-gpio”
num_resources 表示资源数量，一般为resource 资源的大小
resource 表示资源，也就是设备信息，比如外设寄存器等，Linux 内核使用 resource结构体表示资源， resource 结构体定义在 include/linux/ioport.h 文件里面
struct resource {resource_size_t start;resource_size_t end;const char *name;unsigned long flags;unsigned long desc;struct resource *parent, *sibling, *child;
};
start 和 end 分别表示资源的起始和终止信息，对于内存类的资源，就表示内存起始和终止地址， name 表示资源名字， flags 表示资源类型，可选的资源类型都定义在了文件include/linux/ioport.h 里面
/** IO resources have these defined flags.** PCI devices expose these flags to userspace in the "resource" sysfs file,* so don't move them.*/
#define IORESOURCE_BITS 0x000000ff /* Bus-specific bits */#define IORESOURCE_TYPE_BITS 0x00001f00 /* Resource type */
#define IORESOURCE_IO 0x00000100 /* PCI/ISA I/O ports */
#define IORESOURCE_MEM 0x00000200
#define IORESOURCE_REG 0x00000300 /* Register offsets */
#define IORESOURCE_IRQ 0x00000400
#define IORESOURCE_DMA 0x00000800
#define IORESOURCE_BUS 0x00001000#define IORESOURCE_PREFETCH 0x00002000 /* No side effects */
#define IORESOURCE_READONLY 0x00004000
#define IORESOURCE_CACHEABLE 0x00008000
#define IORESOURCE_RANGELENGTH 0x00010000
#define IORESOURCE_SHADOWABLE 0x00020000#define IORESOURCE_SIZEALIGN 0x00040000 /* size indicates alignment */
#define IORESOURCE_STARTALIGN 0x00080000 /* start field is alignment */#define IORESOURCE_MEM_64 0x00100000
#define IORESOURCE_WINDOW 0x00200000 /* forwarded by bridge */
#define IORESOURCE_MUXED 0x00400000 /* Resource is software muxed */#define IORESOURCE_EXT_TYPE_BITS 0x01000000 /* Resource extended types */
#define IORESOURCE_SYSRAM 0x01000000 /* System RAM (modifier) */#define IORESOURCE_EXCLUSIVE 0x08000000 /* Userland may not map this resource */#define IORESOURCE_DISABLED 0x10000000
#define IORESOURCE_UNSET 0x20000000 /* No address assigned yet */
#define IORESOURCE_AUTO 0x40000000
#define IORESOURCE_BUSY 0x80000000 /* Driver has marked this resource busy *//* I/O resource extended types */
#define IORESOURCE_SYSTEM_RAM (IORESOURCE_MEM|IORESOURCE_SYSRAM)/* PnP IRQ specific bits (IORESOURCE_BITS) */
#define IORESOURCE_IRQ_HIGHEDGE (1<<0)
#define IORESOURCE_IRQ_LOWEDGE (1<<1)
#define IORESOURCE_IRQ_HIGHLEVEL (1<<2)
#define IORESOURCE_IRQ_LOWLEVEL (1<<3)
#define IORESOURCE_IRQ_SHAREABLE (1<<4)
#define IORESOURCE_IRQ_OPTIONAL (1<<5)/* PnP DMA specific bits (IORESOURCE_BITS) */
#define IORESOURCE_DMA_TYPE_MASK (3<<0)
#define IORESOURCE_DMA_8BIT (0<<0)
#define IORESOURCE_DMA_8AND16BIT (1<<0)
#define IORESOURCE_DMA_16BIT (2<<0)#define IORESOURCE_DMA_MASTER (1<<2)
#define IORESOURCE_DMA_BYTE (1<<3)
#define IORESOURCE_DMA_WORD (1<<4)#define IORESOURCE_DMA_SPEED_MASK (3<<6)
#define IORESOURCE_DMA_COMPATIBLE (0<<6)
#define IORESOURCE_DMA_TYPEA (1<<6)
#define IORESOURCE_DMA_TYPEB (2<<6)
#define IORESOURCE_DMA_TYPEF (3<<6)/* PnP memory I/O specific bits (IORESOURCE_BITS) */
#define IORESOURCE_MEM_WRITEABLE (1<<0) /* dup: IORESOURCE_READONLY */
#define IORESOURCE_MEM_CACHEABLE (1<<1) /* dup: IORESOURCE_CACHEABLE */
#define IORESOURCE_MEM_RANGELENGTH (1<<2) /* dup: IORESOURCE_RANGELENGTH */
#define IORESOURCE_MEM_TYPE_MASK (3<<3)
#define IORESOURCE_MEM_8BIT (0<<3)
#define IORESOURCE_MEM_16BIT (1<<3)
#define IORESOURCE_MEM_8AND16BIT (2<<3)
#define IORESOURCE_MEM_32BIT (3<<3)
#define IORESOURCE_MEM_SHADOWABLE (1<<5) /* dup: IORESOURCE_SHADOWABLE */
#define IORESOURCE_MEM_EXPANSIONROM (1<<6)/* PnP I/O specific bits (IORESOURCE_BITS) */
#define IORESOURCE_IO_16BIT_ADDR (1<<0)
#define IORESOURCE_IO_FIXED (1<<1)
#define IORESOURCE_IO_SPARSE (1<<2)/* PCI ROM control bits (IORESOURCE_BITS) */
#define IORESOURCE_ROM_ENABLE (1<<0) /* ROM is enabled, same as PCI_ROM_ADDRESS_ENABLE */
#define IORESOURCE_ROM_SHADOW (1<<1) /* Use RAM image, not ROM BAR *//* PCI control bits. Shares IORESOURCE_BITS with above PCI ROM. */
#define IORESOURCE_PCI_FIXED (1<<4) /* Do not move resource */
#define IORESOURCE_PCI_EA_BEI (1<<5) /* BAR Equivalent Indicator */
在以前不支持设备树的Linux版本中，用户需要编写platform_device变量来描述设备信息，然后使用 platform_device_register 函数将设备信息注册到 Linux 内核中
int platform_device_register(struct platform_device *pdev)
pdev：要注册的 platform 设备
返回值： 负数，失败； 0，成功
如果不再使用 platform 的话可以通过 platform_device_unregister 函数注销掉相应的 platform设备
void platform_device_unregister(struct platform_device *pdev)
pdev：要注销的 platform 设备
返回值： 无
platform 设备信息框架如下所示：
/* 寄存器地址定义 */
#define PERIPH1_REGISTER_BASE (0x20000000) /* 外设 1 寄存器首地址 */
#define PERIPH2_REGISTER_BASE (0x020E0068) /* 外设 2 寄存器首地址 */
#define REGISTER_LENGTH 4/* 资源 */
static struct resource xxx_resources[] = {[0] = {.start = PERIPH1_REGISTER_BASE,.end = (PERIPH1_REGISTER_BASE + REGISTER_LENGTH - 1),.flags = IORESOURCE_MEM,},[1] = {.start = PERIPH2_REGISTER_BASE,.end = (PERIPH2_REGISTER_BASE + REGISTER_LENGTH - 1),.flags = IORESOURCE_MEM,},
};/* platform 设备结构体 */
static struct platform_device xxxdevice = {.name = "xxx-gpio",.id = -1,.num_resources = ARRAY_SIZE(xxx_resources),.resource = xxx_resources,
};/* 设备模块加载 */
static int __init xxxdevice_init(void)
{return platform_device_register(&xxxdevice);
}/* 设备模块注销 */
static void __exit xxxdevice_exit(void)
{platform_device_unregister(&xxxdevice);
}module_init(xxxdevice_init);
module_exit(xxxdevice_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("ubuntu");
数组 xxx_resources 表示设备资源，一共有两个资源，分别为设备外设 1 和外设 2 的寄存器信息。因此 flags 都为 IORESOURCE_MEM，表示资源为内存类型的
platform 设备结构体变量，注意 name 字段要和所使用的驱动中的 name 字段一致，否则驱动和设备无法匹配成功。 num_resources 表示资源大小，其实就是数组 xxx_resources的元素数量，这里用 ARRAY_SIZE 来测量一个数组的元素个数
示例代码主要是在不支持设备树的 Linux 版本中使用的，当 Linux 内核支持了设备树以后就不需要用户手动去注册 platform 设备了。因为设备信息都放到了设备树中去描述，Linux 内核启动的时候会从设备树中读取设备信息，然后将其组织成 platform_device 形式,至于设备树到 platform_device 的具体过程，感兴趣的可以去网上看一下
设备树下的 platform 驱动简介
platform 驱动框架分为总线、设备和驱动，其中总线不需要我们这些驱动程序员去管理，这个是 Linux 内核提供的，我们在编写驱动的时候只要关注于设备和驱动的具体实现即可。在没有设备树的 Linux 内核下，我们需要分别编写并注册 platform_device 和 platform_driver，分别代表设备和驱动。在使用设备树的时候，设备的描述被放到了设备树中，因此 platform_device 就不需要我们去编写了，我们只需要实现 platform_driver 即可
ST 针对 STM32MP1 提供的 Linux 系统中，其 pinctrl 配置的电气属性只能在platform 平台下被引用，前面的实验都没用到 platform，所以 pinctrl 配置是不起作用的，使用 NXP 的 I.MX6ULL 芯片的时候， Linux 系统启动运行过程中会自动解析设备树下的 pinctrl 配置，然后初始化引脚的电气属性，不需要 platform 驱动框架。所以 pinctrl 什么时候有效，不同的芯片厂商有不同的处理方法，一切以实际所使用的芯片为准
对于 STM32MP1 来说，在使用 pinctrl 的时候需要修改一下 pinctrl-stm32.c 这个文件，否则当某个引脚用作 GPIO 的时候会提示此引脚无法申请到
static const struct pinmux_ops stm32_pmx_ops = {.get_functions_count = stm32_pmx_get_funcs_cnt,.get_function_name = stm32_pmx_get_func_name,.get_function_groups = stm32_pmx_get_func_groups,.set_mux = stm32_pmx_set_mux,.gpio_set_direction = stm32_pmx_gpio_set_direction,.strict = true,
};
需要将true改为false
static const struct pinmux_ops stm32_pmx_ops = {.get_functions_count = stm32_pmx_get_funcs_cnt,.get_function_name = stm32_pmx_get_func_name,.get_function_groups = stm32_pmx_get_func_groups,.set_mux = stm32_pmx_set_mux,.gpio_set_direction = stm32_pmx_gpio_set_direction,.strict = false,
};
然后重新编译内核即可
以led为例在 pinctrl 节点下添加如下所示内容
led_pins_a: gpioled-0 {pins {pinmux = <STM32_PINMUX('F', 3, GPIO)>; //设置 PI0 复用为 GPIO 功能drive-push-pull; //设置 PI0 为推挽输出bias-pull-up; //设置 PI0 内部上拉output-high; //设置 PI0 默认输出高电平slew-rate = <0>; //设置 PI0 的速度为 0 档，也就是最慢};
};
接下来要在设备树中创建设备节点来描述设备信息，重点是要设置好 compatible 属性的值，因为 platform 总线需要通过设备节点的 compatible 属性值来匹配驱动
gpioled{compatible = "alientek,led";pinctrl-names = "default";status = "okay";pinctrl-0 = <&led_pins_a>;led-gpio = <&gpiof 3 GPIO_ACTIVE_LOW>;
};
pinctrl-0 属性设置 LED 的 PIN 对应的 pinctrl 节点
在使用设备树的时候 platform 驱动会通过 of_match_table 来保存兼容性值，也就是表明此驱动兼容哪些设备。所以， of_match_table 将会尤为重要，比如本例程的 platform 驱动中 platform_driver 就可以按照如下所示设置
static const struct of_device_id led_of_match[] = {{ .compatible = "alientek,led" }, /* 兼容属性 */{ /* Sentinel */ }
};MODULE_DEVICE_TABLE(of, led_of_match);static struct platform_driver led_platform_driver = {.driver = {.name = "stm32mp1-led",.of_match_table = led_of_match,},.probe = led_probe,.remove = led_remove,
};
of_device_id 表，也就是驱动的兼容表，是一个数组，每个数组元素为 of_device_id类型。每个数组元素都是一个兼容属性，表示兼容的设备，一个驱动可以跟多个设备匹配。这里我们仅仅匹配了一个设备，compatible 值为“alientek,led”，驱动中的 compatible 属性和设备中的 compatible 属性相匹配，因此驱动中对应的 probe 函数就会执行。注意第 3 行是一个空元素，在编写 of_device_id 的时候最后一个元素一定要为空
通过 MODULE_DEVICE_TABLE 声明一下 led_of_match 这个设备匹配表，设置 platform_driver 中的 of_match_table 匹配表为上面创建的 leds_of_match，至此我们就设置好了 platform 驱动的匹配表了
最后就是编写驱动程序，基于设备树的 platform 驱动和无设备树的 platform 驱动基本一样，都是当驱动和设备匹配成功以后先根据设备树里的 pinctrl 属性设置 PIN 的电气特性再去执行 probe 函数。我们需要在 probe 函数里面执行字符设备驱动那一套，当注销驱动模块的时候 remove 函数就会执行，都是大同小异的
一个引脚可以复用为多种功能，但是同一时刻只能用做一个功能，比如做 LCD_G5 的时候就不能做 TIM5_CH4！在嵌入式 Linux 下，我们要严格按照一个引脚对应一个功能来设计硬件，比如 PI0 现在要用作 GPIO 来驱动 LED 灯，那么就不能将 PI0 作为其他功能，比如你在设计硬件的时候就不能再将 PI0 作为 LCD_G5
案例
#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/semaphore.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/irq.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/poll.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/fcntl.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>#define LEDDEV_CNT 1 /* 设备号长度 */
#define LEDDEV_NAME "dtsplatled" /* 设备名字 */
#define LEDOFF 0
#define LEDON 1/* leddev设备结构体 */
struct leddev_dev{dev_t devid; /* 设备号 */struct cdev cdev; /* cdev */struct class *class; /* 类 */struct device *device; /* 设备 */ struct device_node *node; /* LED设备节点 */int gpio_led; /* LED灯GPIO标号 */
};struct leddev_dev leddev; /* led设备 *//** @description : LED打开/关闭* @param - sta : LEDON(0) 打开LED，LEDOFF(1) 关闭LED* @return : 无*/
void led_switch(u8 sta)
{if (sta == LEDON )gpio_set_value(leddev.gpio_led, 0);else if (sta == LEDOFF)gpio_set_value(leddev.gpio_led, 1);
}static int led_gpio_init(struct device_node *nd)
{int ret;/* 从设备树中获取GPIO */leddev.gpio_led = of_get_named_gpio(nd, "led-gpio", 0);if(!gpio_is_valid(leddev.gpio_led)) {printk(KERN_ERR "leddev: Failed to get led-gpio\n");return -EINVAL;}/* 申请使用GPIO */ret = gpio_request(leddev.gpio_led, "LED0");if (ret) {printk(KERN_ERR "led: Failed to request led-gpio\n");return ret;}/* 将GPIO设置为输出模式并设置GPIO初始电平状态 */gpio_direction_output(leddev.gpio_led,1);return 0;
}/** @description : 打开设备* @param - inode : 传递给驱动的inode* @param - filp : 设备文件，file结构体有个叫做private_data的成员变量* 一般在open的时候将private_data指向设备结构体。* @return : 0 成功;其他 失败*/
static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{return 0;
}/** @description : 向设备写数据 * @param - filp : 设备文件，表示打开的文件描述符* @param - buf : 要写给设备写入的数据* @param - cnt : 要写入的数据长度* @param - offt : 相对于文件首地址的偏移* @return : 写入的字节数，如果为负值，表示写入失败*/
static ssize_t led_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{int retvalue;unsigned char databuf[1];unsigned char ledstat;retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt);if(retvalue < 0) {printk("kernel write failed!\r\n");return -EFAULT;}ledstat = databuf[0];if (ledstat == LEDON) {led_switch(LEDON);} else if (ledstat == LEDOFF) {led_switch(LEDOFF);}return 0;
}/* 设备操作函数 */
static struct file_operations led_fops = {.owner = THIS_MODULE,.open = led_open,.write = led_write,
};/** @description : flatform驱动的probe函数，当驱动与* 设备匹配以后此函数就会执行* @param - dev : platform设备* @return : 0，成功;其他负值,失败*/
static int led_probe(struct platform_device *pdev)
{ int ret;printk("led driver and device was matched!\r\n");/* 初始化 LED */ret = led_gpio_init(pdev->dev.of_node);if(ret < 0)return ret;/* 1、设置设备号 */ret = alloc_chrdev_region(&leddev.devid, 0, LEDDEV_CNT, LEDDEV_NAME);if(ret < 0) {pr_err("%s Couldn't alloc_chrdev_region, ret=%d\r\n", LEDDEV_NAME, ret);goto free_gpio;}/* 2、初始化cdev */leddev.cdev.owner = THIS_MODULE;cdev_init(&leddev.cdev, &led_fops);/* 3、添加一个cdev */ret = cdev_add(&leddev.cdev, leddev.devid, LEDDEV_CNT);if(ret < 0)goto del_unregister;/* 4、创建类 */leddev.class = class_create(THIS_MODULE, LEDDEV_NAME);if (IS_ERR(leddev.class)) {goto del_cdev;}/* 5、创建设备 */leddev.device = device_create(leddev.class, NULL, leddev.devid, NULL, LEDDEV_NAME);if (IS_ERR(leddev.device)) {goto destroy_class;}return 0;
destroy_class:class_destroy(leddev.class);
del_cdev:cdev_del(&leddev.cdev);
del_unregister:unregister_chrdev_region(leddev.devid, LEDDEV_CNT);
free_gpio:gpio_free(leddev.gpio_led);return -EIO;
}/** @description : platform驱动的remove函数，移除platform驱动的时候此函数会执行* @param - dev : platform设备* @return : 0，成功;其他负值,失败*/
static int led_remove(struct platform_device *dev)
{gpio_set_value(leddev.gpio_led, 1); /* 卸载驱动的时候关闭LED */gpio_free(leddev.gpio_led); /* 注销GPIO */cdev_del(&leddev.cdev); /* 删除cdev */unregister_chrdev_region(leddev.devid, LEDDEV_CNT); /* 注销设备号 */device_destroy(leddev.class, leddev.devid); /* 注销设备 */class_destroy(leddev.class); /* 注销类 */return 0;
}/* 匹配列表 */
static const struct of_device_id led_of_match[] = {{ .compatible = "alientek,led" },{ /* Sentinel */ }
};MODULE_DEVICE_TABLE(of, led_of_match);/* platform驱动结构体 */
static struct platform_driver led_driver = {.driver = {.name = "stm32mp1-led", /* 驱动名字，用于和设备匹配 */.of_match_table = led_of_match, /* 设备树匹配表 */},.probe = led_probe,.remove = led_remove,
};/** @description : 驱动模块加载函数* @param : 无* @return : 无*/
static int __init leddriver_init(void)
{return platform_driver_register(&led_driver);
}/** @description : 驱动模块卸载函数* @param : 无* @return : 无*/
static void __exit leddriver_exit(void)
{platform_driver_unregister(&led_driver);
}module_init(leddriver_init);
module_exit(leddriver_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("ALIENTEK");
MODULE_INFO(intree, "Y");
platform 下的 probe 函数： led_probe，当设备树中的设备节点与驱动之间匹配成功会先去初始化 pinctrl 里面配置的 IO，也就是根据下面代码 中的属性进行配置，然后再执行 probe 函数
led_pins_a: gpioled-0 {pins {pinmux = <STM32_PINMUX('F', 3, GPIO)>; //设置 PI0 复用为 GPIO 功能drive-push-pull; //设置 PI0 为推挽输出bias-pull-up; //设置 PI0 内部上拉output-high; //设置 PI0 默认输出高电平slew-rate = <0>; //设置 PI0 的速度为 0 档，也就是最慢};
};
调用 led_gpio_init 函数时，将 pdev->dev.of_node 作为参数传递到函数中， platform_device 结构体中内置了一个 device 结构体类型的成员变量 dev。在device 结构体中定义了一个 device_node 类型的指针变量 of_node，使用设备树的情况下，当匹配成功之后， of_node 会指向设备树中定义的节点，所以在这里我们不需要通过调用of_find_node_by_path(“/gpioled”)函数得到 led 的节点。我们原来在驱动加载函数里面做的工作现在全部放到 probe 函数里面完成
应用程序
#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "fcntl.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"#define LEDOFF 0
#define LEDON 1/** @description : main主程序* @param - argc : argv数组元素个数* @param - argv : 具体参数* @return : 0 成功;其他 失败*/
int main(int argc, char *argv[])
{int fd, retvalue;char *filename;unsigned char databuf[1];if(argc != 3){printf("Error Usage!\r\n");return -1;}filename = argv[1];/* 打开led驱动 */fd = open(filename, O_RDWR);if(fd < 0){printf("file %s open failed!\r\n", argv[1]);return -1;}databuf[0] = atoi(argv[2]); /* 要执行的操作：打开或关闭 */retvalue = write(fd, databuf, sizeof(databuf));if(retvalue < 0){printf("LED Control Failed!\r\n");close(fd);return -1;}retvalue = close(fd); /* 关闭文件 */if(retvalue < 0){printf("file %s close failed!\r\n", argv[1]);return -1;}return 0;
}