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Linux デバイスドライバープラットフォーム: 組み込みデバイスを記述および管理する簡単な方法

WBOY

リリース： 2024-02-11 19:18:15

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Linux で組み込みデバイス用のドライバーを作成する方法を考えたことはありますか? Linux のさまざまなハードウェアプラットフォームやアーキテクチャにドライバーを適応させる方法を考えたことはありますか?ドライバーでホットプラグ、電源管理、デバイス共有などの高度な機能を Linux システムに実装できるようにする方法を考えたことはありますか?これらの問題に興味がある場合は、この記事でこれらの目標を達成するための効果的な方法である Linux デバイスドライバープラットフォームを紹介します。プラットフォームとは、組み込みデバイスを記述するためのデータ構造で、組み込みデバイスの情報と属性をシンプルかつ統一された方法でカーネルに渡し、デバイスの識別とドライバーを実現します。プラットフォームはハードウェアの独立性を実現するためのメカニズムでもあり、組み込みデバイスの構成と管理をドライバーコードから柔軟かつ移植可能な方法で分離できるため、マルチプラットフォームのサポートが実現します。プラットフォームは高度な機能を実装するためのフレームワークでもあり、さまざまな組み込み機器のインターフェースやプロトコルを標準的かつ汎用的に定義して利用することができ、ホットプラグ、電源管理、デバイス共有などを実現する機能です。この記事では、プラットフォームの基本概念、文法規則、記述方法、登録プロセス、マッチング方法などから、Linux デバイスドライバーにおけるプラットフォームの用途と役割を詳しく紹介し、この便利で強力な方法をマスターするのに役立ちます。

Linux デバイスモデルによると、通常、実際の Linux デバイスとドライバーをバスに接続する必要があります。PCI、USB などに接続されているデバイスの場合、これは当然問題ではありませんが、組み込みシステムの内部では、SoC システムに統合された独立したペリフェラルコントローラーおよび SoC メモリ空間に実装されたペリフェラルは、このタイプのバスには接続されません。このような背景に基づいて、Linux はプラットフォームバスと呼ばれる仮想バスを設計し、対応するデバイスは platform_device と呼ばれ、ドライバーは platform_driver と呼ばれます。

設計の目的

対応機種
リーリー
BSP とドライバーの分離
リーリー

ソフトウェアアーキテクチャ

カーネル内のプラットフォームデバイスの実装は、/linux/platform_device.h および drivers/base/platform.c の 2 つのファイルにあります。そのソフトウェアアーキテクチャは次のとおりです:
Linux デバイスドライバープラットフォーム: 組み込みデバイスを記述および管理する簡単な方法

図からわかるように、カーネル内のプラットフォームデバイスの実装には主に 3 つの部分が含まれています。

プラットフォームデバイスは、基礎となるデバイスモジュールに基づいてプラットフォームデバイスを抽象化し、プラットフォームデバイスを表すために使用されます。プラットフォームドライバーは、基礎となる device_driver モジュールに基づいてプラットフォームドライバーを抽象化し、プラットフォームデバイスを駆動するために使用されます。
プラットフォームデバイス

いわゆる platform_device は、キャラクターデバイス、ブロックデバイス、ネットワークデバイスと並ぶ概念ではなく、Linux システムによって提供される追加の手段であることに注意してください。たとえば、S3C2440 プロセッサでは、内部に統合された I2C、RTC、SPI 、LCD、ウォッチドッグ、その他のコントローラーはすべて platform_device としてまとめられ、それら自体がキャラクターデバイスです。

リーリーヒント: ボードレベルに密接に関連するリソースの説明は、dev.paltform_data に配置されます。

paltform_driver

platform_driver这个结构体中包含probe()、remove()、shutdown()、suspend()、resume()函数，通常也需要由驱动实现:

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 (*suspend_late)(struct platform_device *, pm_message_t state);
    int (*resume_early)(struct platform_device *);
    int (*resume)(struct platform_device *);
    struct device_driver driver;
};

#include 
int platform_driver_register(struct platform_driver *);   
void platform_driver_unregister(struct platform_driver *);

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platform_bus

系统中为platform总线定义了一个bus_type的实例platform_bus_type：

struct bus_type platform_bus_type = {
    .name = "platform",
    .dev_attrs = platform_dev_attrs,
    .match = platform_match,
    .uevent = platform_uevent,
    .pm = PLATFORM_PM_OPS_PTR,
};
EXPORT_SYMBOL_GPL(platform_bus_type);

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这里要重点关注其 match()成员函数，正是此成员函数确定了 platform_device 和 platform_driver之间如何匹配:

static int platform_match(struct device *dev, struct device_driver *drv)
{
    struct platform_device *pdev;
    pdev = container_of(dev, struct platform_device, dev);
    return (strncmp(pdev->name, drv->name, BUS_ID_SIZE) == 0);
}

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通过本文，我们了解了platform在Linux设备驱动中的应用和作用，学习了如何编写、注册、匹配、修改和调试platform。我们发现，platform是一种非常适合嵌入式系统开发的方法，它可以让我们方便地描述和管理嵌入式设备，实现硬件无关性和高级功能。当然，platform也有一些注意事项和限制，比如需要遵循语法规范、需要注意兼容性问题、需要注意内存占用和性能影响等。因此，在使用platform时，我们需要有一定的硬件知识和经验，以及良好的编程习惯和调试技巧。希望本文能够为你提供一个入门级的指导，让你对platform有一个初步的认识和理解。如果你想深入学习platform，建议你参考更多的资料和示例，以及自己动手实践和探索。

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