平台设备驱动platform bus 与设备树嵌入式 SoC 上的片上外设I2C、SPI、UART、GPIO 控制器等挂在 platform 总线上。这篇讲 platform 驱动框架、设备树 DTS 语法、驱动和设备怎么匹配以及现代 Linux 驱动的标准写法。大家好我是黒漂技术佬。前面讲的字符设备驱动是直接注册 cdev但实际嵌入式驱动不是这么写的。SoC 上的外设比如 I2C 控制器、SPI 控制器、GPIO 控制器都挂在 platform 总线上驱动要按 platform 驱动的框架来写。再加上设备树Device Tree硬件信息从代码里分离出来不用每个板子都改驱动代码。这篇讲 platform 总线、设备树、以及现代 Linux 驱动的标准结构。一、platform 总线为什么需要 platform 总线Linux 有 PCI、USB 等总线设备可以被枚举扫描出来。但 SoC 内部的外设是集成的没法动态枚举地址都是固定的。所以发明了 platform 总线专门挂这类「平台设备」。平台设备 平台驱动和其他总线一样分设备和驱动两边平台设备platform_device描述硬件信息地址、中断、资源 平台驱动platform_driver驱动代码匹配设备后初始化匹配上了就调用驱动的 probe 函数。优点硬件信息和驱动代码分离一个驱动可以支持多个同类型设备符合 Linux 设备模型自动生成 sysfs 节点二、平台驱动结构定义 platform_driver#includelinux/platform_device.hstaticintmy_probe(structplatform_device*pdev){// 匹配成功在这里初始化设备// 拿资源、注册字符设备、申请中断...return0;}staticintmy_remove(structplatform_device*pdev){// 卸载时清理return0;}staticconststructof_device_idmy_of_match[]{{.compatiblevendor,my-device},{/* sentinel */}};MODULE_DEVICE_TABLE(of,my_of_match);staticstructplatform_drivermy_driver{.probemy_probe,.removemy_remove,.driver{.namemy-device,.of_match_tablemy_of_match,// 设备树匹配表},};module_platform_driver(my_driver);module_platform_driver 宏代替手动写 module_init/module_exitmodule_platform_driver(my_driver);展开就是注册和注销 platform_driver 的代码。probe 函数匹配成功后调用驱动初始化的核心从设备树或资源里拿硬件信息寄存器地址、中断号映射寄存器地址申请中断注册字符设备 / 输入设备 / 其他子系统设备初始化硬件remove 函数卸载时调用probe 里申请的资源都要在这里释放。三、设备树Device Tree是什么为什么要有设备树以前 ARM Linux 把硬件信息硬编码在内核里每个板子一份代码内核里堆满了板级文件很乱。设备树把硬件描述从内核代码里抽出来用一个数据结构描述板子上有什么设备、地址多少、中断多少。内核启动时解析设备树动态创建设备。同一个内核镜像配上不同的 dtb设备树二进制就能跑在不同板子上。设备树文件.dts设备树源文件文本格式描述硬件.dtsi设备树头文件公共部分可以 include.dtb编译后的二进制bootloader 加载到内存传给内核基本结构树形结构每个节点代表一个设备/ { model My Board; compatible vendor,my-board; soc { compatible simple-bus; uart10000000 { compatible vendor,uart-1.0; reg 0x10000000 0x1000; interrupts 12; status okay; }; }; };四、DTS 基本语法节点节点名地址 { 属性 值; 子节点 { ... }; };节点名一般格式设备名单元地址属性类型1. 空属性布尔值property; // 存在就是真不存在就是假2. 32位无符号整数property 0x1234 5678; // 一个或多个32位数用包起来3. 字符串property hello;4. 字符串列表property abc, def, ghi;5. 字节数组property [01 02 03 04];常用属性compatible最关键的属性用来匹配驱动。compatible vendor,device-name;一般是「厂商,设备名」的格式。驱动里 of_match_table 里有对应的字符串就匹配上。可以有多个从前往后匹配compatible vendor,chip-uart, generic-uart;reg设备的寄存器地址范围reg 起始地址 长度;可以有多段reg 0x10000000 0x1000, 0x20000000 0x2000;interrupts中断号interrupt-parent gic; interrupts 0 12 4;具体格式取决于中断控制器。status设备状态okay启用disabled禁用fail故障#address-cells / #size-cells子节点的 reg 属性用几个 cell 表示地址、几个表示长度soc { #address-cells 1; // 地址用1个32位数 #size-cells 1; // 长度用1个32位数 };64位地址的话就是#address-cells 2。引用节点用 label 引用uart0: uart10000000 { ... }; // 别处引用 uart0 { status okay; };头文件 include#include chip.dtsi.dtsi 放通用的 SoC 部分板子级的 .dts 引用并修改。五、驱动里读取设备树属性拿到设备节点structdevice_node*nppdev-dev.of_node;读整数u32 val;of_property_read_u32(np,property-name,val);// 读数组u32 vals[4];of_property_read_u32_array(np,property-name,vals,4);读字符串constchar*str;of_property_read_string(np,compatible,str);读布尔值if(of_property_read_bool(np,some-flag)){// 属性存在}获取资源寄存器地址、中断寄存器地址structresource*res;resplatform_get_resource(pdev,IORESOURCE_MEM,0);// 映射void__iomem*basedevm_ioremap_resource(pdev-dev,res);中断号intirqplatform_get_irq(pdev,0);devm_ 系列函数托管资源带 devm_ 前缀的函数分配的资源会在设备释放时自动释放不用手动清理remove 函数省事很多。devm_ioremap_resource()// 自动释放的IO映射devm_kmalloc()// 自动释放的内存devm_request_irq()// 自动释放的中断devm_kzalloc()// 自动释放的清零内存推荐尽量用 devm_ 版本省得漏释放。六、platform 驱动完整示例框架#includelinux/module.h#includelinux/platform_device.h#includelinux/of.h#includelinux/io.h#includelinux/interrupt.hstructmy_dev{void__iomem*base;intirq;// ... 其他私有数据};staticconststructof_device_idmy_of_match[]{{.compatiblevendor,my-device},{}};MODULE_DEVICE_TABLE(of,my_of_match);staticirqreturn_tmy_irq(intirq,void*dev_id){// 中断处理returnIRQ_HANDLED;}staticintmy_probe(structplatform_device*pdev){structmy_dev*dev;structresource*res;intret;// 分配私有数据devm自动释放devdevm_kzalloc(pdev-dev,sizeof(*dev),GFP_KERNEL);if(!dev)return-ENOMEM;// 获取寄存器资源resplatform_get_resource(pdev,IORESOURCE_MEM,0);dev-basedevm_ioremap_resource(pdev-dev,res);if(IS_ERR(dev-base))returnPTR_ERR(dev-base);// 获取中断号dev-irqplatform_get_irq(pdev,0);if(dev-irq0)returndev-irq;// 申请中断retdevm_request_irq(pdev-dev,dev-irq,my_irq,IRQF_TRIGGER_RISING,my_dev,dev);if(ret)returnret;// 保存私有数据platform_set_drvdata(pdev,dev);// 初始化硬件...pr_info(my-device probed\n);return0;}staticintmy_remove(structplatform_device*pdev){// 用了devm的话大部分资源自动释放// 这里做一些额外清理pr_info(my-device removed\n);return0;}staticstructplatform_drivermy_driver{.probemy_probe,.removemy_remove,.driver{.namemy-device,.of_match_tablemy_of_match,},};module_platform_driver(my_driver);MODULE_LICENSE(GPL);MODULE_AUTHOR(Heipiao);MODULE_DESCRIPTION(Platform driver example);对应的设备树节点my_device10000000 { compatible vendor,my-device; reg 0x10000000 0x1000; interrupts 25; status okay; };七、设备树匹配流程内核解析 DTB创建设备节点platform 总线创建设备驱动注册时遍历设备比较 compatible 字符串匹配上了调用 probe匹配优先级of_match_table设备树匹配优先acpi_match_tableACPIx86用name 字符串匹配老式的设备树驱动主要靠 of_match_table。八、常见坑坑 1compatible 字符串不匹配驱动里写的和 dts 里的不一样probe 根本不调用。检查拼写、大小写、厂商前缀。坑 2reg 地址长度不对reg 的长度错了ioremap 映射范围不对访问寄存器越界。坑 3中断号格式不对不同中断控制器的 interrupts 属性格式不一样几 cell、每个的含义要查对应 SoC 的文档。坑 4忘了加 MODULE_DEVICE_TABLE不加的话自动加载模块机制识别不了设备插上不会自动加载驱动。坑 5devm 资源和手动释放混着来一部分用 devm 一部分手动释放顺序容易搞反出错。要么全用 devm要么都手动。坑 6probe 失败没回滚probe 中间某一步失败前面申请的资源要释放。用 devm 可以省很多事但非 devm 的要手动回滚。九、本篇小结platform 总线挂 SoC 片上外设分为平台设备和平台驱动匹配后调用 probe设备树 DTS把硬件信息从内核代码分离描述设备树结构编译成 dtb 传给内核DTS 语法节点、属性、compatible、reg、interrupts、statusplatform_driverprobe 初始化、remove 清理、of_match_table 匹配表驱动读取设备树of_property_read_* 读属性platform_get_resource 拿资源devm_ 系列设备托管资源自动释放减少 remove 工作量和泄漏module_platform_driver简化注册注销的宏匹配靠 compatible 字符串驱动和 dts 里要一致下一篇讲GPIO 子系统与 pinctrlLinux 下怎么操作 GPIO、怎么用 gpiolib、pinctrl 引脚复用。我是黒漂技术佬。
