Linux驅(qū)動(dòng)中的Platform總線詳解

在Linux內(nèi)核中，設(shè)備驅(qū)動(dòng)是連接硬件與操作系統(tǒng)的重要橋梁。隨著硬件的多樣化和復(fù)雜化，Linux內(nèi)核引入了多種機(jī)制來(lái)管理這些設(shè)備，其中Platform總線（Platform Bus）作為一種虛擬總線，在Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)管理中扮演著重要角色。本文將詳細(xì)解析Platform總線的概念、優(yōu)勢(shì)、實(shí)現(xiàn)流程及其在Linux驅(qū)動(dòng)開發(fā)中的應(yīng)用。

一、Platform總線概述

Platform總線是Linux內(nèi)核中區(qū)別于實(shí)體總線（如USB、I2C、SPI、PCI等）的一種虛擬總線。在硬件上，Platform總線并不存在，它是內(nèi)核為了統(tǒng)一管理那些直接通過(guò)內(nèi)存尋址空間進(jìn)行通信的設(shè)備而虛擬出來(lái)的一種總線。這些設(shè)備，如SoC（System on Chip）內(nèi)部的LED、看門狗、定時(shí)器等，并不需要通過(guò)物理總線與CPU通信，而是通過(guò)內(nèi)存地址直接訪問(wèn)。

從Linux 2.6內(nèi)核開始，內(nèi)核通過(guò)kset、kobject等機(jī)制建立了設(shè)備與驅(qū)動(dòng)的層次關(guān)系，并對(duì)這些直接通過(guò)內(nèi)存尋址的設(shè)備虛擬出了Platform總線。所有直接通過(guò)內(nèi)存尋址的設(shè)備都被映射到這條虛擬總線上，實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一管理。

二、Platform總線的優(yōu)勢(shì)

統(tǒng)一管理：Platform總線將所有直接通過(guò)內(nèi)存尋址的設(shè)備映射到同一條虛擬總線上，便于內(nèi)核進(jìn)行統(tǒng)一管理，提高了代碼的安全性和可移植性。

設(shè)備與驅(qū)動(dòng)分離：Platform總線實(shí)現(xiàn)了設(shè)備與驅(qū)動(dòng)的分離。設(shè)備和驅(qū)動(dòng)分別注冊(cè)到Platform總線上，通過(guò)probe函數(shù)隨時(shí)檢測(cè)并匹配設(shè)備與驅(qū)動(dòng)，提高了系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性。

資源共享：一個(gè)驅(qū)動(dòng)可以供同類的多個(gè)設(shè)備使用，因?yàn)镻latform總線在注冊(cè)驅(qū)動(dòng)時(shí)會(huì)遍歷所有已注冊(cè)的設(shè)備，尋找匹配的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行綁定。

三、Platform總線及驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)流程

Platform總線的實(shí)現(xiàn)流程主要包括總線注冊(cè)、設(shè)備注冊(cè)、驅(qū)動(dòng)注冊(cè)以及設(shè)備與驅(qū)動(dòng)的匹配。

總線注冊(cè)：Platform總線的注冊(cè)由Linux內(nèi)核在啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)完成，通常不需要用戶干預(yù)。內(nèi)核通過(guò)bus_register(&platform_bus_type)將Platform總線注冊(cè)到系統(tǒng)中。

設(shè)備注冊(cè)：設(shè)備通過(guò)platform_device_register()函數(shù)注冊(cè)到Platform總線上。注冊(cè)時(shí)需要提供設(shè)備的名稱、ID、資源等信息。

驅(qū)動(dòng)注冊(cè)：驅(qū)動(dòng)通過(guò)platform_driver_register()函數(shù)注冊(cè)到系統(tǒng)中。注冊(cè)時(shí)需要提供驅(qū)動(dòng)的名稱、ID表、probe函數(shù)等信息。

設(shè)備與驅(qū)動(dòng)的匹配：Platform總線通過(guò)platform_match()函數(shù)來(lái)匹配設(shè)備和驅(qū)動(dòng)。該函數(shù)會(huì)檢查設(shè)備的名稱是否與驅(qū)動(dòng)的ID表或名稱相匹配，如果匹配成功，則調(diào)用驅(qū)動(dòng)的probe函數(shù)進(jìn)行設(shè)備初始化。

四、Platform總線在驅(qū)動(dòng)開發(fā)中的應(yīng)用

在Linux驅(qū)動(dòng)開發(fā)中，Platform總線機(jī)制被廣泛應(yīng)用于SoC內(nèi)部集成的外設(shè)驅(qū)動(dòng)開發(fā)中。例如，在S3C2440平臺(tái)上，LCD、I2C控制器等內(nèi)部外設(shè)都被當(dāng)作Platform設(shè)備來(lái)處理。

開發(fā)者在編寫Platform設(shè)備驅(qū)動(dòng)時(shí)，首先需要定義platform_device結(jié)構(gòu)體來(lái)描述設(shè)備，包括設(shè)備的名稱、ID、資源等信息。然后，通過(guò)platform_device_register()函數(shù)將設(shè)備注冊(cè)到Platform總線上。

接著，開發(fā)者需要定義platform_driver結(jié)構(gòu)體來(lái)描述驅(qū)動(dòng)，包括驅(qū)動(dòng)的名稱、ID表、probe函數(shù)等信息。通過(guò)platform_driver_register()函數(shù)將驅(qū)動(dòng)注冊(cè)到系統(tǒng)中。

最后，當(dāng)設(shè)備被注冊(cè)到Platform總線上時(shí)，內(nèi)核會(huì)自動(dòng)調(diào)用與設(shè)備匹配的驅(qū)動(dòng)的probe函數(shù)，完成設(shè)備的初始化工作。

五、總結(jié)

Platform總線作為L(zhǎng)inux內(nèi)核中的一種虛擬總線，通過(guò)統(tǒng)一管理直接通過(guò)內(nèi)存尋址的設(shè)備，提高了代碼的安全性和可移植性。其實(shí)現(xiàn)流程包括總線注冊(cè)、設(shè)備注冊(cè)、驅(qū)動(dòng)注冊(cè)以及設(shè)備與驅(qū)動(dòng)的匹配。在驅(qū)動(dòng)開發(fā)中，Platform總線機(jī)制被廣泛應(yīng)用于SoC內(nèi)部集成的外設(shè)驅(qū)動(dòng)開發(fā)中，為開發(fā)者提供了一種高效、靈活的設(shè)備管理方式。