exynos4412开发板设备注册与驱动注册剖析

shanghairen

Linux内核的主要组成部分由进程调度（SCHED）、内存管理（MM）、虚拟文件系统（VFS），网络接口（NET），进程间通信（IPC）
查看linux系统的总线ls /sys/bus
查看linux系统的设备cat /proc/devices

Linux驱动和设备的注册过程

Linux 内核会要求每出现一个设备就要向总线汇报，或者说注册，出现一个驱动，也要向总线汇报，或者叫注册。
在系统初始化的时候，会扫描连接了哪些设备，并为每一个设备建立一个struct_device 的变量，然后将设备的变量插入到devices 链表系统初始化任意一个驱动程序的时候，就要准备一个struct device_driver 结构的变量，然后将驱动的变量插入到drivers 链表
Linux 总线是为了将设备和驱动绑定，方便管理。在系统每注册一个设备的时候，会寻找与之匹配的驱动（后面的热拔插设备会用到这个注册流程）；相反，在系统每注册一个驱动的时候，会寻找与之匹配的设备，而匹配由总线完成。

先注册设备再注册驱动

在注册驱动的时候，系统会通过platform_match 函数匹配设备和驱动。注册设备的结构体为platform_device，注册驱动的结构体为platform_driver。设备和和驱动结构体的成员name 字段，相同则匹配如果匹配了则会调用platform_driver 中的probe 函数，注册驱动。

设备节点

上层应用使用设备节点访问对应的设备
ls /dev
上层应用有一套标准的接口文件和函数用来和底层通信。Linux 将所有对设备的操作全部都抽象为对文件的操作，常用的文件操作函数有open、close、write、read、write 等。

设备注册platform结构体

内核文件include/linux/platform_device.h文件中查看platform_device.

1. struct platform_device{
   
2.     const char *name,//设备名称，在sys/devices会显示
   
3.     int id;//设备id，用于插入总线并具有相同的name的设备编号，只有一个则是-1；
   
4.     struct device dev;//结构体内嵌device结构体
   
5.     u32 num_resources;//设备使用的资源数量
   
6.     struct resource *resource;//设备组使用的资源数组
   
7.     const struct platform_device_id *id_entry;
   
8. 
   
9.     struct mfd_cell *mfd_cell;//维护功能配置单元的指针
   
10. 
    
11.     struct pdev_archdata archdata;//具体添加
    
12. 
    
13. };

复制代码

添加设备到平台总线

在内核源码中arch/arm/mach-exynos/mach-itop4412.c注册平台设备结构体“platform_device”中，只调用了两个参数*name”和“id”。仿照着已有的leds这段代码在它前面添加一个设备“hello_ctl”,

1. #ifdef CONFIG_LEDS_CTL
   
2. struct platform_device s3c_device_leds_ctl = {
   
3.     .name   = "leds",
   
4.     .id             = -1,
   
5. };
   
6. 
   
7. #endif
   
8. #ifdef CONFIG_HELLO_CTL
   
9. struct platform_device s3c_device_hello_ctl = {
   
10. .name   = "hello_ctl",
    
11. .id             =-1,
    
12.     };
    
13. #endif

复制代码

在Kconfig中添加宏定义

在drivers/char/Kconfig中添加

1. config HELLO_CTL
   
2.     tristate "Enable HELLO config"
   
3.     default y
   
4.     help
   
5.         Enable HELLO config
   

复制代码

在内核源码中使用命令“mak menuconfig”，进入“Device Drivers—>”→“Character devices —>”→“Enable HELLO config”进入arch/arm/mach-exynos/mach-itop4412.c中，添加设备初始化代码
仿照LED添加

1. #ifdef CONFIG_LEDS_CTL
   
2.     &s3c_device_leds_ctl,
   
3.     #endif
   
4.     #ifdef CONFIG_HELLO_CTL
   
5.         &s3c_device_hello_ctl,
   
6.     #endif

复制代码

编译内核烧写即可开发板启动之后，使用命令“ls /sys/devices/platform/”可以查看到新注册的hello 设备

驱动注册

注册驱动的时候需要和设备匹配，简单介绍了将驱动注册到平台设备的结构体“platform_driver_register”在内核源码中include/linux/device.h文件中

1. extern int platform_driver_register(struct platform_driver *);
   
2.     extern void platform_driver_unregister(struct platform_driver *);
   
3. platform_driver结构体的调用
   
4. struct platform_driver {
   
5.     int (*probe)(struct platform_device *);
   
6.     int (*remove)(struct platform_device *);
   
7.     void (*shutdown)(struct platform_device *);
   
8.     int (*suspend)(struct platform_device *, pm_message_t state);
   
9.     int (*resume)(struct platform_device *);
   
10.     struct device_driver driver;
    
11.     const struct platform_device_id *id_table;
    
12. };

复制代码

该结构中包含了一组操作函数和一个struct device_driver 的对像。在驱动中首先要做的就是定义platform_driver 中的函数,并创建这个结构的一个对象实例, 然后在init()函数中调用platform_driver_register()向系统注册我们的驱动。
函数int (probe)(struct platform_device );
主要是进行设备的探测和初始化。例如我们想调用一个GPIO，那么首先需要探测这个GPIO 是否被占用了，如果被占用了那么初始化失败，驱动注册也就失败了；如果没有被占用，那么我们就申明要占用它。函数中一般还会添加生成设备节点的函数，如果初始化成功，那么就会需要添加设备节点。
函数int(remove)(struct platform_device );
移除驱动，该函数中一般用于去掉设备节点或者释放软硬件资源。
接着的三个函数：

1. void (*shutdown)(struct platform_device *);
   
2. int (*suspend)(struct platform_device *, pm_message_t state);
   
3. int (*resume)(struct platform_device *);

复制代码

从字面上就很好理解了，关闭驱动，悬挂（休眠）驱动以及恢复的时候该驱动要做什么
结构体struct device_driver driver;
主要包含两个参数，一个是name参数，驱动名称（需要和设备驱动结构体中的name 参数一样）,
一个是owner，一般是THIS_MODULE。

1. 1.添加“#include <linux/platform_device.h>”，
   
2. 然后定义一个宏变量DRIVER_NAME，定义为“hello_ctl”，需要和前面注册的hello 设备的名称相同。
   
3. 2.模块入口和出口调用函数platform_driver_register 和
   
4. platform_driver_unregister，如下图所示，先将参数名定义为“&hello_driver”。，定义结构体“hello_driver”。
   
5. struct platform_driver hello_driver = {
   
6.     .probe = hello_probe,
   
7.     .remove = hello_remove,
   
8.     .shutdown = hello_shutdown,
   
9.     .suspend = hello_suspend,
   
10.     .resume = hello_resume,
    
11.     .driver = {
    
12.         .name = DRIVER_NAME,
    
13.         .owner = THIS_MODULE,
    
14.     }
    
15. };
    
16. 3.然后定义函数hello_probe、hello_remove、hello_shutdown、hello_suspend、hello_resume。**（需要在结构体前定义声明）**

复制代码

示例代码

1. #include <linux/init.h>
   
2. #include <linux/module.h>
   
3. /*驱动注册的头文件，包含驱动的结构体和注册和卸载的函数*/
   
4. #include <linux/platform_device.h>
   
5. 
   
6. #define DRIVER_NAME "hello_ctl"
   
7. 
   
8. MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
   
9. MODULE_AUTHOR("chenmiaohong");
   
10. 
    
11. static int hello_probe(struct platform_device *pdv){
    
12. 
    
13.     printk(KERN_EMERG "\tinitialized\n");
    
14. 
    
15.     return 0;
    
16. }
    
17. 
    
18. static int hello_remove(struct platform_device *pdv){
    
19. 
    
20.     return 0;
    
21. }
    
22. 
    
23. static void hello_shutdown(struct platform_device *pdv){
    
24. 
    
25.     ;
    
26. }
    
27. 
    
28. static int hello_suspend(struct platform_device *pdv){
    
29. 
    
30.     return 0;
    
31. }
    
32. 
    
33. static int hello_resume(struct platform_device *pdv){
    
34. 
    
35.     return 0;
    
36. }
    
37. 
    
38. struct platform_driver hello_driver = {
    
39.     .probe = hello_probe,
    
40.     .remove = hello_remove,
    
41.     .shutdown = hello_shutdown,
    
42.     .suspend = hello_suspend,
    
43.     .resume = hello_resume,
    
44.     .driver = {
    
45.     .name = DRIVER_NAME,
    
46.     .owner = THIS_MODULE,
    
47.     }
    
48. };
    
49. 
    
50. 
    
51. static int hello_init(void)
    
52. {
    
53.     int DriverState;
    
54. 
    
55.     printk(KERN_EMERG "HELLO WORLD enter!\n");
    
56.     DriverState = platform_driver_register(&hello_driver);
    
57. 
    
58.     printk(KERN_EMERG "\tDriverState is %d\n",DriverState);
    
59.     return 0;
    
60. }
    
61. 
    
62. static void hello_exit(void)
    
63. {
    
64.     printk(KERN_EMERG "HELLO WORLD exit!\n");
    
65. 
    
66.     platform_driver_unregister(&hello_driver);  
    
67. }
    
68. 
    
69. module_init(hello_init);
    
70. module_exit(hello_exit);
    
71. 修改Makefile进行编译运行生成.ko文件通过tftp服务器下载到开发板进行加载

复制代码