嵌入式Linux設備驅(qū)動之總線、設備、驅(qū)動之間有何關系？

Linux設備驅(qū)動的難點在于復雜的，龐大的結構。理清楚結構和一個結構與另外結構的關系，以及l(fā)inux設備驅(qū)動的層次性和層次封裝抽象性。對于linux設備驅(qū)動的結構有點像C++中的類，而層次與抽象有點像繼承的關系。

一、總線、設備、驅(qū)動的主要三個結構關系

structbus_type  

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struct bus_type中為devices和drivers準備了兩個鏈表:

struct klist klist_devices

struct klist klist_drivers

struct device

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struct device有兩個成員

struct bus_type *bus 記錄的是這個設備連在哪條總線上

struct device_driver *driver 記錄的是這個設備用的是哪個驅(qū)動

struct device_driver

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struct device_driver同樣有兩個成員

struct bus_type *bus 代表的是這個驅(qū)動屬于哪條總線

struct klist klist_devices 記錄的是這個驅(qū)動支持的那些設備,沒錯,是devices(復數(shù)),因為一個驅(qū)動程序可以支持一個或多個設備,反過來一個設備則只會綁定給一個驅(qū)動程序.

二、總線，設備，驅(qū)動的關聯(lián)

總線將設備和驅(qū)動綁定。在系統(tǒng)每注冊一個設備的時候，會尋找與之匹配的驅(qū)動;相反的，在系統(tǒng)每 注冊一個驅(qū)動的時候，會尋找與之匹配的設備，而匹配由總線完成。一個現(xiàn)實的Linux設備和驅(qū)動通常都需要掛接在一種總線上。設備與驅(qū)動的關聯(lián)通過總線的match()方法進行匹配，驅(qū)動掛載總線時與所有設備進行匹配，設備掛載總線時與所有的驅(qū)動進行匹配，所以驅(qū)動和設備的掛載無先后之分。匹配成功后會通過調(diào)用驅(qū)動的probo()方法來初始化設備。

三、總線，設備，驅(qū)動的注冊

設備與驅(qū)動需要掛載在總線上，需要指明驅(qū)動與設備是屬于哪條總線的，所以設備與驅(qū)動需要注冊。而總線在linux系統(tǒng)中也是屬于設備，所以總線也要注冊，同時要先有總線而后才能注冊設備和驅(qū)動，所以總線要先注冊。

總線在linux系統(tǒng)中有倆種，一是實際存在的總線 pci usb 等等，還有一類是虛擬存在的總線 platform ，platform總線主要是用于集成在SoC系統(tǒng)的設備，使得每一個設備都屬于一條總線，相應的設備稱為platform_device，而驅(qū)動成為 platform_driver。linux驅(qū)動中platform總線用的非常多，以platform總線說明總線，設備，驅(qū)動的注冊順序，注意這里是以先調(diào)加設備為例。

1. platform_bus_type -- 總線 先被kenrel 注冊。

2. 系統(tǒng)初始化過程中調(diào)用platform_add_devices 或者platform_device_register ，將平臺設備(platform devices) 注冊到平臺總線中( platform_bus_type )

3. 平臺驅(qū)動(platform driver) 與平臺設備(platform device) 的關聯(lián)是在platform_driver_register 或者driver_register 中實現(xiàn)，一般這個函數(shù)在驅(qū)動的初始化過程調(diào)用。

通過這三步，就將平臺總線，設備，驅(qū)動關聯(lián)起來。

1. platform bus 先被kenrel 注冊。

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do_basic_setup() --> - driver_init() --> - platform_bus_init() -->bus_register()

2. 系統(tǒng)初始化過程中調(diào)用platform_add_devices 或者platform_device_register ，將平臺設備(platform devices) 注冊到平臺總線中( platform_bus_type )

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系統(tǒng)啟動階段，總線的驅(qū)動鏈表還是空的，所以啟動階段的platform_add_devices() 只負責將設備添加到總線的設備鏈表上。

linux 2.6.26/drivers/base/platform.c

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

{

...

ret = platform_device_register (devs[i]);

...

}

int platform_device_register(struct platform_device *pdev)

{

device_initialize(&pdev >dev);

return platform_device_add (pdev);

}

int platform_device_add (struct platform_device *pdev)

{

...

pdev >dev.bus = &platform_bus_type;

...

ret = device_add (&pdev >dev);

...

}

device_add() > bus_attach_device()

void bus_attach_device(struct device *dev)

{

struct bus_type *bus = dev >bus;

int ret = 0;

if (bus) {

if (bus >p >drivers_autoprobe)

ret = device_attach (dev);

WARN_ON(ret < 0);

if (ret >= 0)

klist_add_tail (&dev >knode_bus, &bus >p >klist_devices);

}

}

device_attach() 的返回值:

1 設備和驅(qū)動匹配成功

0 設備已經(jīng)注冊，但是總線上沒有與之相匹配的驅(qū)動( 系統(tǒng)啟動階段，由于總線上還沒有驅(qū)動，所以設備在此匹配不到與之對應的驅(qū)動，只是將其添加到總線的設備鏈表)

-ENODEV 設備沒有注冊(registered) -- 設備在哪里注冊?

如果設備和驅(qū)動匹配成功; 或者設備已經(jīng)注冊，但是總線上沒有與之相匹配的驅(qū)動 ，bus_attach_device() 將調(diào)用klist_add_tail() 將設備添加到總線的設備鏈表尾部。

四、附錄linux內(nèi)核中的platform的幾個結構源代碼

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1. // 所在目錄：kernel/include/linux/platform_device.h

2. struct platform_device

3. {

4. const char * name;/* 設備名 */

5. u32 id;

6. struct device dev;

7. u32 num_resources;/* 設備所使用各類資源數(shù)量 */

8. struct resource * resource;/* 資源 */

9. };

10. // 所在目錄：include/linux/ioport.h

11. struct resource

12. {

13. resource_size_t start; /* 資源的開始值 */

14. resource_size_t end; /* 資源的結束值 */

15. const char *name; /* 資源的名字 */

16. unsigned long flags; /* 資源的類型值，如可以是：mem,io,irq,dma等等 */

17. struct resource *parent, *sibling, *child;

18. };

19. // 所在目錄：kernel/include/linux/ioport.h

20. struct platform_driver

21. {

22. int (*probe)(struct platform_device *);

23. int (*remove)(struct platform_device *);

24. void (*shutdown)(struct platform_device *);

25. int (*suspend)(struct platform_device *, pm_message_t state);

26. int (*suspend_late)(struct platform_device *, pm_message_t state);

27. int (*resume_early)(struct platform_device *);

28. int (*resume)(struct platform_device *);

29. struct pm_ext_ops *pm;

30. struct device_driver driver;

31. };

32. // 所在目錄：include/linux/device.h

33. struct device_driver

34. {

35. char * name;

36. struct bus_type * bus;

37. rwlock_t lock;

38. atomic_t refcount;

39. list_t bus_list;

40. list_t devices;

41. struct driver_dir_entry dir;

42. int (*probe) (struct device * dev);

43. int (*remove) (struct device * dev);

44. int (*suspend) (struct device * dev, u32 state, u32 level);

45. int (*resume) (struct device * dev, u32 level);

46. void (*release) (struct device_driver * drv);

47. };