内核驱动中常见的miscdevice、platform_device、platform_driver

 最近在看驱动模型,是越看越糊涂,以前接触比较多的都是一些字符驱动,对字符驱动的框架有一定的了解。后来因为想在驱动中实现设备文件的创建,又了解了一下,sysfs文件系统udev设备文件系统(这两个是两码事,必然就涉及到了驱动模型可是发现驱动模型和以前接触的字符驱动没什么联系
比如,以前写字符驱动,主要的内容就是实现file_operations结构体里的函数,然后就是申请设备号注册字符设备根本就没有涉及到设备驱动模型。而驱动模型里,device_driver根本没有涉及到设备操作的函数、file_operations等,只有一些电源管理,热插拔相关的函数。platform_device里也主要是resource的管理,所以感觉两者根本就没关系,也很奇怪为什么要弄两套东西来实现,而且两者也对应不起来。
后来看了一些内核中的驱动源码,发现很多都是用miscdevice、platform_device、platform_driver实现的,而且流程很相似:

1、在系统初始化阶段注册platform_device,主要是添加设备对应的resource进链表,以便系统对设备占用的资源统一管理;
2、实现platform_driver并注册,在这部分,需要实现的主要有platform_driver结构体中的probe,还有remove、shutdown等一些关于热插拔、电源管理方面的函数。
3、然后在模块初始化函数(xx_init)里注册platform_driver(platform_driver_register)

其中设备资源的获取(platform_get_resource),如IO内存、IO端口、中断号,申请(request),物理地址到虚拟地址的映射(ioremap),misc_device的注册(misc_register),时钟的获取(clk_get)及使能(clk_enable)都是在probe函数里实现的,probe函数是在platform_driver注册,或者新设备添加时,platform_device和platform_driver匹配(通过名字)成功后执行的,有别于以往接触的字符驱动里的注册流程。
对于misc_device对于设备操作函数的实现和字符设备一样,都是填充file_operations结构体,然后在模块初始化函数里注册(misc_register)。
对于platform驱动模型,似乎就是platform_device负责设备资源,platform_driver负责电源管理以及资源的申请,中断的注册等设备初始化及启动有关的操作,然后就是设备操作方法(file_operations)的注册(misc_register或者cdev_add),cdev或者misc_device就负责file_operations。

但是目前还有不少疑问:
1、设备号的申请在哪里,它是怎么放到驱动模型里的device结构体中的?
2、platform_driver结构体和其中的device_driver结构体中都有probe、remove、shutdown等,为什么要在外层放重复的东西,二者有什么关系和区别嘛?
3、misc_register实现里最终和platform_device_register一样都会调用device_add,这样在设备驱动模型里不是有两个device和device_driver对应,而实际的物理设备只有一个嘛?
4、看起来好像驱动模型是对实际的设备及驱动的抽象,提取它们的信息包装成内核对象kobject,然后按照它们之间的关系对其进行分类、分层次管理(建立一棵树),借由这些对象,由系统管理设备资源的注册申请、释放以及实际驱动(file_operations)的注册时机(由此可以实现热插拔,即插即用)和电源管理(系统可以根据设备树来决定设备关闭的顺序,device->device_driver->shutdown)。
所以设备驱动模型中,device只是用来建立设备树,最终会根据结构体中的device_driver中的电源管理函数实现合理的电源开关顺序?
而对于热插拔有关的功能,和device与device_driver的匹配过程有关,而与设备树层次关系无关?
(以上是目前想到的不明白的地方,遗漏的地方想起会再添加。改天找老师好好问问,太复杂了!)


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最近研究Linux设备驱动程序遇到混乱,请大侠过来理理头绪。
Linux设备模型中:bus_type、device、device_driver
《Linux设备驱动程序》的linux设备模型章中说到设备模型中,所有设备都通过总线相连。
添加设备devA,必须指定其device结构体的bus_type域,初始化其他域,然后调用device_register(&devA),将设备devA
注册到指定总线。
添加该设备驱动driverA,也必须指定其device_driver结构体的bus_type域,初始化其他域,然后调用driver_register(&driverA),
将该驱动注册到总线上。
如果驱动driverA和设备devA匹配成功,即调用probe函数成功,则建立他们之间的符号链接,即将设备与驱动捆绑起来。
而实际我看Linux源代码中却大量使用platform_device,
struct platform_device {       
const char        * name;        
u32                id;                
struct device        dev;       
u32                num_resources;     
struct resource        * resource;
};

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;                                      
};
从结构体可以看出,platform_device是device派生出,platform_driver是device_driver派生出
同样添加设备PlatformDevA,初始化platform_device结构体的dev域时,没有初始化其bus_type域,而实际将该设备添加在sysusplatformdevices目录下,
在源代码中哪里可以看到这部分代码。
同样添加驱动PlatformDrvA,初始化platform_driver结构体的driver域时,没有初始化其bus_type域,而实际将该驱动添加在sysusplatformdrivers目录下,
在源代码中哪里可以看到这部分代码。

还有
struct miscdevice  {                                  
int minor;                         
const char *name;                  
const struct file_operations *fops;
struct list_head list;             
struct device *parent;             
struct device *this_device;        
}; 
与字符型设备
struct cdev {
struct kobject kobj;
struct module *owner;
const struct file_operations *ops;
struct list_head list;
dev_t dev;
unsigned int count;
};
从结构体可以看出,miscdevice是device派生出,它与platform_device区别:
1、platform_device中有设备使用的资源的信息resource。
2、miscdevice中有该设备的使用方法file_operations。
从设备驱动源代码中:
第一步
static struct platform_device at91sam9260_adc_device = {
.name       = "at91_adc",
.id     = -1,
.dev        = {
.platform_data  = &adc_data,
},  
.resource   = adc_resources,
.num_resources  = ARRAY_SIZE(adc_resources),
};
static struct resource spi0_resources[] = {
[0] = {
.start  = AT91SAM9260_BASE_SPI0,
.end    = AT91SAM9260_BASE_SPI0 + SZ_16K - 1,
.flags  = IORESOURCE_MEM,
},
[1] = {
.start  = AT91SAM9260_ID_SPI0,
.end    = AT91SAM9260_ID_SPI0,
.flags  = IORESOURCE_IRQ,
},
};
//向系统添加此设备,注册设备的资源
platform_device_register(&at91sam9260_adc_device);


第二步:
static struct file_operations at91_adc_fops = {
.owner =        THIS_MODULE,
.ioctl =        at91_adc_ioctl,
.read =        at91_adc_readdata,       
.open =                at91_adc_open,        
.release =        at91_adc_release,        
};
static struct miscdevice at91_adc_dev = {        
.minor =        MISC_DYNAMIC_MINOR,
.name =                "adc",
.fops =                &at91_adc_fops,
};
//向系统添加此设备,注册设备的使用方法
misc_register(&at91_adc_dev);


第三步:
static struct platform_driver at91_i2c_driver = {
.probe                = at91_adc_probe,
.remove                = __devexit_p(at91_adc_remove),
.suspend        = at91_adc_suspend,
.resume                = at91_adc_resume,
.driver                = {
.name        = "at91_adc",
.owner        = THIS_MODULE,
},
};
//注册此设备驱动
platform_driver_register(&at91_i2c_driver);

这三个结构体关系:
(基类)
kobject --------------------
/                          
/                            
device     cdev                   driver
/      (设备驱动操作方法)           
/                                     
miscdevice         platform_device               platform_driver
(设备驱动操作方法)    (设备的资源)                   (设备驱动) 
我的疑问:
1、当写字符型设备驱动时,我一般只使用cdev结构体,使用此种方式,好像无法在sysfs中显示出该设备。
2、miscdevice是否支持字符设备和块设备,如果使用它怎么辨别块设备或字符设备。
3、miscdevice、platform_device、platform_driver是否可以作为通用的设备驱动方法,由platform_device注册设备资源
platform_driver注册设备驱动、miscdevice注册设备使用方法。

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以上是网上搜到的一个帖子,和我的疑问有些相似,而且有些地方我也没搞清楚。
这个帖子转载不少,可是少有人回复,回复的也没什么实质性内容。
不过这个同学整理的部分还是比较清晰的,值得看看!

 
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原文地址:https://www.cnblogs.com/Ph-one/p/4671593.html