platform_driver结构体

<think>我们正在讨论Linux设备模型中的三个关键结构体：platform_device、platform_driver和device_driver。 它们之间的关系是： 1. platform_device 代表一个具体的平台设备，通常描述SoC上的外设（如I2C控制器、SPI控制器等），它包含设备的资源（如内存地址、中断号等）。 2. device_driver 是一个通用的设备驱动结构体，包含驱动的基本操作（如probe、remove）和设备模型需要的字段。 3. platform_driver 是平台设备驱动，它内嵌了一个device_driver结构体，并扩展了平台设备特有的操作（如平台设备匹配和电源管理）。 具体关系如下： - platform_driver 结构体中包含一个 device_driver 结构体成员（通常命名为driver）。 - platform_driver 通过其内部的 device_driver 成员与内核设备模型关联。 - 当注册一个 platform_driver 时，实际上是通过其内部的 device_driver 注册到总线上（platform_bus_type）。 - platform_device 和 platform_driver 通过名称进行匹配（即platform_device的name字段和platform_driver的id_table或者driver.name匹配）。 - 匹配成功后，会调用 platform_driver 中的 probe 函数。 结构体定义（简化）： ```c struct platform_device { const char *name; // 设备名称，用于匹配驱动 int id; struct device dev; // 内嵌的通用设备结构体 // ... 资源信息等 }; struct device_driver { const char *name; // 驱动名称 struct bus_type *bus; // 所属总线 int (*probe)(struct device *dev); // 探测设备 int (*remove)(struct device *dev); // 移除设备 // ... 其他操作 }; struct platform_driver { int (*probe)(struct platform_device *); // 平台设备的探测函数 int (*remove)(struct platform_device *); // 移除函数 struct device_driver driver; // 内嵌的通用设备驱动 const struct platform_device_id *id_table; // 设备匹配表 }; ``` 工作流程： 1. 系统启动时，平台设备（platform_device）通常通过板级文件或设备树被注册到内核。 2. 驱动程序通过调用`platform_driver_register`注册一个platform_driver。 3. 内核的platform总线（platform_bus_type）会尝试将已注册的设备与驱动进行匹配。 4. 匹配依据：platform_driver的driver.name与platform_device的name匹配，或者platform_driver的id_table中的任一条目与platform_device的name匹配。 5. 匹配成功则调用platform_driver的probe函数（注意：实际调用的是platform_driver->driver.probe，但通常这个函数指针被设置为一个内部函数，该内部函数会调用platform_driver->probe，并将device转换为platform_device）。 注意：在platform_driver的初始化中，通常会将device_driver的probe函数设置为一个通用的平台驱动probe函数（例如platform_drv_probe），这个函数会调用platform_driver自己的probe函数。 总结： - platform_device 描述硬件设备。 - platform_driver 包含驱动该硬件设备的函数，并内嵌一个device_driver。 - device_driver 是设备驱动的通用部分，由platform_driver中的driver成员实现。 关系图： platform_driver -> 包含 device_driver platform_device -> 包含 device 在总线上，device_driver和device进行匹配，而实际上匹配的是platform_device和platform_driver。 §§相关问题§§ 1. 在内核中，platform_device和platform_driver是如何通过名称进行匹配的？ 2. 当platform_driver注册时，其内嵌的device_driver的probe函数是如何被设置并最终调用到platform_driver的probe函数的？ 3. 设备树（Device Tree）机制下，platform_device是如何被创建和注册的？ 4. platform_device结构体中的struct device dev成员与device_driver结构体有何关联？ 5. 在platform驱动模型中，为什么需要将device_driver内嵌在platform_driver中，而不是直接使用device_driver？</think>### Linux设备驱动模型核心结构体关系解析 #### 1. **基础层级关系** ```c struct device_driver { // 通用驱动抽象 const char *name; // 驱动名称 struct bus_type *bus; // 所属总线 int (*probe)(struct device *dev); // 探测设备 ... }; struct platform_driver { // 平台设备驱动 int (*probe)(struct platform_device *); struct device_driver driver; // 内嵌通用驱动结构 const struct platform_device_id *id_table; ... }; struct platform_device { // 平台设备实例 const char *name; // 设备名称 struct device dev; // 内嵌设备基类 struct resource *resource; // 设备资源 ... }; ``` #### 2. **关键交互机制** 1. **注册绑定流程** ```mermaid graph LR A[platform_device_register] --> B[注册到platform_bus] C[platform_driver_register] --> D[注册driver到platform_bus] B & D --> E[总线匹配driver.name与device.name] E --> F[调用platform_driver.probe] ``` 2. **结构体内嵌关系** - `platform_driver` 包含 `device_driver` 成员 - `platform_device` 包含 `device` 成员 - 通过`container_of`宏实现父子结构转换： ```c struct platform_device *pdev = container_of(dev, struct platform_device, dev); struct platform_driver *pdrv = container_of(drv, struct platform_driver, driver); ``` #### 3. **功能对比表** | 结构体 | 作用域 | 关键成员 | 生命周期管理 | |------------------|-------------|----------------------------|-------------------| | `device_driver` | 通用驱动模型 | name, bus, probe | 所有设备类型通用 | | `platform_driver`| 平台设备驱动 | driver, probe, id_table | 封装platform特有操作 | | `platform_device`| 平台设备实例 | name, dev, resource | 描述SoC固定资源 | #### 4. **典型驱动开发流程** ```c // 定义平台驱动 static struct platform_driver my_driver = { .probe = my_probe, .driver = { .name = "my_device", // 匹配设备名称 .owner = THIS_MODULE, }, }; // 设备探测函数 static int my_probe(struct platform_device *pdev) { // 1. 获取设备资源 struct resource *res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0); // 2. 映射寄存器 void __iomem *base = devm_ioremap_resource(&pdev->dev, res); // 3. 注册字符设备等操作 ... } // 注册驱动 module_platform_driver(my_driver); ``` #### 5. **设备树(Device Tree)整合** 现代Linux使用设备树替代硬编码`platform_device`： ```dts my_device: my_device@0x12340000 { compatible = "vendor,my-device"; // 匹配驱动 reg = <0x12340000 0x1000>; // 寄存器空间 interrupts = <0 45 4>; // 中断号 }; ``` 驱动通过`of_match_table`匹配： ```c static const struct of_device_id my_of_ids[] = { { .compatible = "vendor,my-device" }, {} }; struct platform_driver my_driver = { .driver = { .of_match_table = my_of_ids, }, }; ```

platform_driver 结构体是 Linux 内核中用于设备驱动程序的一种抽象，它允许驱动程序开发者更容易地与 Linux 的 platform device 框架集成。platform_driver 结构体中包含了驱动程序的注册和注销函数，以及与平台设备匹配所需的信息。 一个典型的 platform_driver 结构体定义如下： ```c #include <linux/platform_device.h> static int my_driver_probe(struct platform_device *pdev) { // 设备探测逻辑 return 0; } static int my_driver_remove(struct platform_device *pdev) { // 设备移除逻辑 return 0; } static const struct of_device_id my_driver_dt_ids[] = { { .compatible = "vendor,my-driver", }, { /* sentinel */ } }; static struct platform_driver my_driver = { .probe = my_driver_probe, .remove = my_driver_remove, .driver = { .name = "my_driver", .owner = THIS_MODULE, .of_match_table = my_driver_dt_ids, }, }; module_platform_driver(my_driver); ``` 使用说明： 1. 注册驱动：首先定义一个 platform_driver 结构体，其中包含 probe 和 remove 函数指针，这些函数将由内核在设备匹配成功时调用。同时定义一个 driver 成员，它是一个 device_driver 结构体，其中包含 driver_name、owner 和 of_match_table 等成员，用于指定驱动名称、拥有者和设备树兼容性表。 2. 设备匹配：内核使用 of_match_table 中的兼容性字符串来匹配设备树中的 platform_device 设备节点。如果匹配成功，probe 函数将被调用。 3. 探测和移除函数：probe 函数负责初始化驱动和设备，remove 函数负责清理在 probe 期间分配的资源。这些函数会在设备添加或移除时被内核调用。 4. 注销驱动：通过调用 platform_driver_register 函数来注册驱动，或者使用 module_platform_driver 宏来简化注册过程。注销驱动可以通过调用 platform_driver_unregister 宏或者模块卸载来完成。