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  • 设备模型(device-model)之平台总线(bus),驱动(driver),设备(device)

    关于关于驱动设备模型相关概念请参考《Linux Device Drivers》等相关书籍,和内核源码目录...Documentationdriver-model

    简单来说总线(bus),驱动(driver),设备(device)这三者之间的关系就是:驱动开发者可以通过总线(bus)来将驱动(driver)和设备(device)进行隔离,这样的好处就是开发者可以将相对稳定不变的驱动(driver)独立起来,可以通过总线(bus)来桥接与之匹配的设备(device)。设备(device)只需要提供与硬件相关的底层硬件的配置,如io,中断等。

    platform.c 提供了一个平台总线(platform_bus),和注册平台设备(platform_device)和平台驱动(platform_driver)的相关接口,其中平台总线(platform_bus)已经编进内核,开发者只需要提供平台设备(platform_device)和平台驱动(platform_driver)的相关代码就行了。

    在linux源码目录driversinputkeyboard下,提供了一个gpio_keys.c的平台驱动(platform_driver),这个就是一个简单地按键驱动,检测到按键状态,上报给输入子系统。

    因此,开发者需要做的就是提供一个平台设备(platform_device),以向平台驱动(platform_driver)提供相关的硬件配置,如按键IO,中断号,按键码等等。

    gpio_keys.c (不用任何改动)

      1 /*
      2  * Driver for keys on GPIO lines capable of generating interrupts.
      3  *
      4  * Copyright 2005 Phil Blundell
      5  *
      6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
      7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
      8  * published by the Free Software Foundation.
      9  */
     10 
     11 #include <linux/module.h>
     12 #include <linux/version.h>
     13 
     14 #include <linux/init.h>
     15 #include <linux/fs.h>
     16 #include <linux/interrupt.h>
     17 #include <linux/irq.h>
     18 #include <linux/sched.h>
     19 #include <linux/pm.h>
     20 #include <linux/sysctl.h>
     21 #include <linux/proc_fs.h>
     22 #include <linux/delay.h>
     23 #include <linux/platform_device.h>
     24 #include <linux/input.h>
     25 #include <linux/irq.h>
     26 #include <linux/gpio_keys.h>
     27 
     28 #include <asm/gpio.h>
     29 
     30 static irqreturn_t gpio_keys_isr(int irq, void *dev_id)
     31 {
     32     int i;
     33     /* [cgw]: 在gpio_keys_probe()中调用了request_irq(..., pdev),
     34      * 因此dev_id指向了platform_device *pdev,通过dev_id间接传递
     35      * platform_device *指针
     36      */
     37     struct platform_device *pdev = dev_id;
     38     /* [cgw]: 当platform_device 和 platform_driver匹配时,会通过
     39      * probe()传递platform_device进来。在注册platform_device时,
     40      * platform_device.dev.platform_data必须指向gpio_keys_platform_data *
     41      */
     42     struct gpio_keys_platform_data *pdata = pdev->dev.platform_data;
     43     /* [cgw]: probe()中已分配了一个struct input_dev,并通过platform_set_drvdata()
     44      * 设置platform_device->dev->driver_data = input;
     45      */
     46     struct input_dev *input = platform_get_drvdata(pdev);
     47 
     48     /* [cgw]: 轮询pdata->nbuttons个按键 */
     49     for (i = 0; i < pdata->nbuttons; i++) {
     50         struct gpio_keys_button *button = &pdata->buttons[i];
     51         int gpio = button->gpio;
     52         
     53         /* [cgw]: 某个gpio发生了中断 */
     54         if (irq == gpio_to_irq(gpio)) {
     55             /* [cgw]: 获得按键类型 */
     56             unsigned int type = button->type ?: EV_KEY;
     57             /* [cgw]: 获取按键状态 */
     58             int state = (gpio_get_value(gpio) ? 1 : 0) ^ button->active_low;
     59             /* [cgw]: 发送按键事件 */
     60             input_event(input, type, button->code, !!state);
     61             /* [cgw]: 发送同步事件 */
     62             input_sync(input);
     63         }
     64     }
     65 
     66     return IRQ_HANDLED;
     67 }
     68 
     69 static int __devinit gpio_keys_probe(struct platform_device *pdev)
     70 {
     71     /* [cgw]: 在gpio_keys_probe()中调用了request_irq(..., pdev),
     72      * 因此dev_id指向了platform_device *pdev,通过dev_id间接传递
     73      * platform_device *指针
     74      */
     75     struct gpio_keys_platform_data *pdata = pdev->dev.platform_data;
     76     struct input_dev *input;
     77     int i, error;
     78 
     79     /* [cgw]: 分配一个输入设备 */
     80     input = input_allocate_device();
     81     /* [cgw]: 分配失败 */
     82     if (!input)
     83         return -ENOMEM;
     84 
     85     /* [cgw]: 设置platform_device->dev->driver_data = input */
     86     platform_set_drvdata(pdev, input);
     87 
     88     /* [cgw]: 设置evdev.c支持的事件类型 */
     89     input->evbit[0] = BIT(EV_KEY);
     90     /* [cgw]: 设置输入设备名,同platform_device的名字 */
     91     input->name = pdev->name;
     92     /* [cgw]:  */
     93     input->phys = "gpio-keys/input0";
     94     /* [cgw]: 设置输入设备dev的父节点为platform_device->dev */
     95     input->dev.parent = &pdev->dev;
     96     
     97     /* [cgw]: 设置输入设备总线类型,供应商,产品,版本 */
     98     input->id.bustype = BUS_HOST;
     99     input->id.vendor = 0x0001;
    100     input->id.product = 0x0001;
    101     input->id.version = 0x0100;
    102 
    103     /* [cgw]: 为pdata->nbuttons个按键申请中断 */
    104     for (i = 0; i < pdata->nbuttons; i++) {
    105         struct gpio_keys_button *button = &pdata->buttons[i];
    106         /* [cgw]: 获得gpio对应的中断号 */
    107         int irq = gpio_to_irq(button->gpio);
    108         /* [cgw]: 获得按键类型 */
    109         unsigned int type = button->type ?: EV_KEY;
    110 
    111         /* [cgw]: 设置中断类型为边沿中断 */
    112         set_irq_type(irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH);
    113         /* [cgw]: 申请中断,设置中断服务程序 */
    114         error = request_irq(irq, gpio_keys_isr, IRQF_SAMPLE_RANDOM,
    115                      button->desc ? button->desc : "gpio_keys",
    116                      pdev);
    117         if (error) {
    118             printk(KERN_ERR "gpio-keys: unable to claim irq %d; error %d
    ",
    119                 irq, error);
    120             goto fail;
    121         }
    122 
    123         /* [cgw]: 设置evdev.c支持的按键码 */
    124         input_set_capability(input, type, button->code);
    125     }
    126 
    127     /* [cgw]: 注册一个输入设备 */
    128     error = input_register_device(input);
    129     /* [cgw]: 注册失败 */
    130     if (error) {
    131         printk(KERN_ERR "Unable to register gpio-keys input device
    ");
    132         goto fail;
    133     }
    134 
    135     return 0;
    136 
    137  fail:
    138     /* [cgw]: 释放中断 */
    139     for (i = i - 1; i >= 0; i--)
    140         free_irq(gpio_to_irq(pdata->buttons[i].gpio), pdev);
    141     /* [cgw]: 释放输入设备占用的内存 */
    142     input_free_device(input);
    143 
    144     return error;
    145 }
    146 
    147 static int __devexit gpio_keys_remove(struct platform_device *pdev)
    148 {
    149     /* [cgw]: 在gpio_keys_probe()中调用了request_irq(..., pdev),
    150      * 因此dev_id指向了platform_device *pdev,通过dev_id间接传递
    151      * platform_device *指针
    152      */
    153     struct gpio_keys_platform_data *pdata = pdev->dev.platform_data;
    154     /* [cgw]: probe()中已分配了一个struct input_dev,并通过platform_set_drvdata()
    155      * 设置platform_device->dev->driver_data = input;
    156      */
    157     struct input_dev *input = platform_get_drvdata(pdev);
    158     int i;
    159 
    160     /* [cgw]: 释放中断 */
    161     for (i = 0; i < pdata->nbuttons; i++) {
    162         int irq = gpio_to_irq(pdata->buttons[i].gpio);
    163         free_irq(irq, pdev);
    164     }
    165 
    166     /* [cgw]: 注销输入设备 */
    167     input_unregister_device(input);
    168 
    169     return 0;
    170 }
    171 
    172 struct platform_driver gpio_keys_device_driver = {
    173     .probe        = gpio_keys_probe,
    174     .remove        = __devexit_p(gpio_keys_remove),
    175     .driver        = {
    176         .name    = "gpio-keys",
    177     }
    178 };
    179 
    180 static int __init gpio_keys_init(void)
    181 {
    182     /* [cgw]: 注册gpio_keys_device_driver平台驱动 */
    183     return platform_driver_register(&gpio_keys_device_driver);
    184 }
    185 
    186 static void __exit gpio_keys_exit(void)
    187 {
    188     /* [cgw]: 注销gpio_keys_device_driver平台驱动 */
    189     platform_driver_unregister(&gpio_keys_device_driver);
    190 }
    191 
    192 module_init(gpio_keys_init);
    193 module_exit(gpio_keys_exit);
    194 
    195 MODULE_LICENSE("GPL");
    196 MODULE_AUTHOR("Phil Blundell <pb@handhelds.org>");
    197 MODULE_DESCRIPTION("Keyboard driver for CPU GPIOs");

    平台设备(platform_device):
    keys_dev.c

     1 #include <linux/module.h>
     2 #include <linux/version.h>
     3 
     4 #include <linux/init.h>
     5 
     6 #include <linux/kernel.h>
     7 #include <linux/types.h>
     8 #include <linux/interrupt.h>
     9 #include <linux/list.h>
    10 #include <linux/timer.h>
    11 #include <linux/init.h>
    12 #include <linux/serial_core.h>
    13 #include <linux/platform_device.h>
    14 #include <linux/gpio_keys.h>
    15 #include <linux/input.h>
    16 #include <linux/irq.h>
    17 
    18 #include <asm/gpio.h>
    19 #include <asm/io.h>
    20 #include <asm/arch/regs-gpio.h>
    21 
    22 /* [cgw]: 设置四个按键的键码,按键io,激活状态,按键名,按键类型 */
    23 static struct gpio_keys_button keys_buff[4] = {
    24     {
    25         KEY_A,
    26         S3C2410_GPF0,
    27         1,
    28         "A",
    29         EV_KEY
    30     },
    31     
    32     {
    33         KEY_B,
    34         S3C2410_GPF2,
    35         1,
    36         "B",
    37         EV_KEY
    38     },
    39 
    40     {
    41         KEY_C,
    42         S3C2410_GPG3,
    43         1,
    44         "C",
    45         EV_KEY
    46     },
    47 
    48     {
    49         KEY_D,
    50         S3C2410_GPG11,
    51         1,
    52         "D",
    53         EV_KEY
    54     },
    55 };
    56 
    57 
    58 static struct gpio_keys_platform_data keys_dev = {
    59     .buttons = &keys_buff[0],
    60     .nbuttons = ARRAY_SIZE(keys_buff)
    61 };
    62 
    63 static void keys_dev_release(struct device * dev)
    64 {
    65     printk("keys_dev_release! 
    ");
    66 }
    67 
    68 /* [cgw]: 分配一个平台设备 */
    69 static struct platform_device keys_platform_dev = {
    70     .name         = "gpio-keys",
    71     .id           = -1,
    72     .dev = { 
    73         .release = keys_dev_release,
    74         .platform_data = (void *)&keys_dev,
    75     },
    76 };
    77 
    78 
    79 static int keys_dev_init(void)
    80 {
    81     /* [cgw]: 注册keys_platform_dev平台设备 */
    82     platform_device_register(&keys_platform_dev);
    83     return 0;
    84 }
    85 
    86 static void keys_dev_exit(void)
    87 {
    88     /* [cgw]: 注销keys_platform_dev平台设备 */
    89     platform_device_unregister(&keys_platform_dev);
    90 }
    91 
    92 module_init(keys_dev_init);
    93 module_exit(keys_dev_exit);
    94 
    95 MODULE_LICENSE("GPL");


    应用测试程序:

    platform_test.c

     1 #include <sys/types.h>
     2 #include <sys/stat.h>
     3 #include <fcntl.h>
     4 #include <stdio.h>
     5 #include <poll.h>
     6 #include <signal.h>
     7 #include <sys/types.h>
     8 #include <unistd.h>
     9 #include <fcntl.h>
    10 
    11 #include <linux/input.h>
    12 
    13 
    14 
    15 int fd;
    16 
    17 void my_signal_fun(int signum)
    18 {
    19     struct input_event buttons_event;
    20 
    21     /* [cgw]: 异步通知产生时返回的数据 */
    22     read(fd, &buttons_event, sizeof(struct input_event));
    23 
    24     /* [cgw]: 打印事件类型,事件码,事件值 */
    25     printf("type: 0x%x code: 0x%x value: 0x%x
    ", 
    26            buttons_event.type,
    27            buttons_event.code,  
    28            buttons_event.value);
    29 }
    30 
    31 int main(int argc, char **argv)
    32 {
    33     int ret, arg;
    34     struct pollfd fds[1];
    35     unsigned long ver = 0;
    36 
    37     fd = open("/dev/event1", O_RDWR | O_NONBLOCK);
    38     
    39     if (fd < 0)
    40     {
    41         printf("can't open!
    ");
    42     }
    43 
    44     ioctl(fd, EVIOCGVERSION, &ver);
    45     printf("Ver:0x%x 
    ", ver);
    46 
    47     /* [cgw]: 设置文件标识符 */
    48     fds[0].fd     = fd;
    49     /* [cgw]: 设置应用程序要响应的事件 */
    50     fds[0].events = POLLIN;
    51 
    52     while (1)
    53     {
    54         /* [cgw]: 休眠5S */
    55         ret = poll(fds, 1, 5000);
    56         
    57         /* [cgw]: 唤醒或超时 */
    58         //printf("wake up!
    ");
    59         if (ret == 0)
    60         {
    61             printf("time out
    ");
    62         }
    63         else
    64         {
    65             my_signal_fun(arg);
    66         }
    67     }
    68 
    69     close(fd);
    70     
    71     return 0;
    72 }

    平台设备(platform_device) keys_platform_dev 是怎样找到与之匹配的平台驱动(platform_driver) gpio_keys_device_driver的呢?

    因为他们都注册到了平台总线(platform_bus)上。平台驱动(platform_driver)和平台设备(platform_device)会相互查找彼此是否匹配,匹配的条件就是,

    1 static int platform_match(struct device * dev, struct device_driver * drv)
    2 {
    3     struct platform_device *pdev = container_of(dev, struct platform_device, dev);
    4 
    5     return (strncmp(pdev->name, drv->name, BUS_ID_SIZE) == 0);
    6 }

    platform_device->name == platform_driver->driver->name 即他们的名字就是:“gpio-keys”

    一旦匹配,就会调用

    1 static int platform_drv_probe(struct device *_dev)
    2 {
    3     struct platform_driver *drv = to_platform_driver(_dev->driver);
    4     struct platform_device *dev = to_platform_device(_dev);
    5 
    6     return drv->probe(dev);
    7 }

    drv->probe() = platform_driver->probe() = gpio_keys_probe()

    这样平台驱动(platform_driver)就可以获得平台设备(platform_device)的 struct platform_device结构的数据了,即keys_platform_dev,从这个结构就可以获得相关配置,以使能平台驱动(platform_driver) gpio_keys.c中相应的IO和中断。

    实验现象:

    # insmod gpio_keys.ko                     //安装平台驱动(platform_driver)
    # insmod keys_dev.ko                      //安装平台设备(platform_device)
    input: gpio-keys as /class/input/input1
    # ./platform_test                         //运行应用测试程序
    Ver:0x10000                               //用ioctl获取输入子系统的版本号
    type: 0x1 code: 0x2e value: 0x1           //按下"C"键
    type: 0x0 code: 0x0 value: 0x0            //因为调用了input_sync()
    type: 0x1 code: 0x2e value: 0x0           //松开(弹起)"C"键
    type: 0x0 code: 0x0 value: 0x0            //因为调用了input_sync()
    type: 0x1 code: 0x30 value: 0x1           //... ...
    type: 0x0 code: 0x0 value: 0x0
    type: 0x1 code: 0x30 value: 0x0
    type: 0x0 code: 0x0 value: 0x0
    type: 0x1 code: 0x1e value: 0x1
    type: 0x0 code: 0x0 value: 0x0
    type: 0x1 code: 0x1e value: 0x0
    type: 0x0 code: 0x0 value: 0x0
    type: 0x1 code: 0x20 value: 0x1
    type: 0x0 code: 0x0 value: 0x0
    type: 0x1 code: 0x20 value: 0x0
    type: 0x0 code: 0x0 value: 0x0
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