基于嵌入式Linux的 platform驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

王曉君 王星 李玉瑩

摘要：如今的驅(qū)動(dòng)程序已經(jīng)無法滿足越來越多的高度集中的片上系統(tǒng)SOC的要求。本文主要敘述了基于嵌入式 Linux的platform驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)方法和應(yīng)用開發(fā)過程。在platform總線架構(gòu)下溫濕度采集驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，詳細(xì)闡述了嵌入式 Linux下platform總線驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)中的platform總線、platform設(shè)備及platform驅(qū)動(dòng)注冊(cè)和卸載等，并驗(yàn)證設(shè)備驅(qū)動(dòng)的正確性。

關(guān)鍵詞：platform總線；platform設(shè)備；platform驅(qū)動(dòng)

中圖分類號(hào)：TP316文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Platform的管理是在Linux基礎(chǔ)之上完成。platform 在Linux 設(shè)備模型中管理外設(shè)資源和系統(tǒng)的外圍設(shè)備。引入platform之后更加便于管理。platform驅(qū)動(dòng)架構(gòu)有利于這些設(shè)備驅(qū)動(dòng)的改寫、維護(hù)與擴(kuò)展，提高設(shè)備驅(qū)動(dòng)開發(fā)[1]的效率。因而，在此基礎(chǔ)上完成了驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的溫度和濕度采集的實(shí)驗(yàn)。

1 platform總體設(shè)計(jì)

Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)負(fù)責(zé)設(shè)備的維護(hù)和實(shí)現(xiàn)，如：電源管理、熱插拔、對(duì)象生命周期、用戶空間和內(nèi)核空間[2]的交互等。設(shè)備驅(qū)動(dòng)主要是用于驅(qū)動(dòng)程序的編寫和管理，但是實(shí)現(xiàn)相對(duì)復(fù)雜?？偩€、設(shè)備、驅(qū)動(dòng)就是設(shè)備驅(qū)動(dòng)模型的三個(gè)主要部分，[35]其組織關(guān)系總結(jié)為：

（1）devices：描述了設(shè)備如何連接系統(tǒng)；

（2）drivers：系統(tǒng)中可用的驅(qū)動(dòng)；

（3）buses：負(fù)責(zé)匹配設(shè)備與驅(qū)動(dòng)，連接到每個(gè)總線上；

（4）classes：設(shè)備功能類。

1.1 platform總線

platform 總線在內(nèi)核中用platform_bus_type 結(jié)構(gòu)表示，其實(shí)platform_bus_type就是一個(gè)關(guān)于platform的實(shí)例，platform總線啟動(dòng)時(shí)由platform_bus_init（）進(jìn)入，具體調(diào)用函數(shù)的流程如下。

圖1 platform總線流程圖

Fig.1 platform bus flow processes

1.2 platform設(shè)備與platform驅(qū)動(dòng)

分析設(shè)備使用platform_device 和驅(qū)動(dòng)使用platform_driver，并在此基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的分析和闡述。

其中針對(duì)platform_device，首先在需要包含頭文件platform_device.h的頭文件，然后設(shè)計(jì)一個(gè)命名為platform_device的結(jié)構(gòu)體。結(jié)構(gòu)體中必須包含設(shè)備平臺(tái)的名稱name，設(shè)備所需要的id號(hào)，并且需要一個(gè)用于設(shè)置相關(guān)項(xiàng)的內(nèi)置的結(jié)構(gòu)體，還需要結(jié)構(gòu)體包含大的數(shù)量和資源指針，以及驅(qū)動(dòng)設(shè)備的相關(guān)的匹配列表id_table表。

其中針對(duì)platform_driver，也必須包含頭文件platform_device.h，然后設(shè)計(jì)一個(gè)命名為platform_driver的結(jié)構(gòu)體。結(jié)構(gòu)體中必須包含設(shè)備平臺(tái)中platform的探測(cè)函數(shù)probe，與之相反的就是卸載platform的函數(shù)remove，platform需要對(duì)電源進(jìn)行管理，包括電源的的設(shè)備和狀態(tài)的選擇，并且需要一個(gè)用于設(shè)置相關(guān)項(xiàng)的內(nèi)置的結(jié)構(gòu)體，還需要結(jié)構(gòu)體包含大的數(shù)量和資源指針，以及總線設(shè)備的相關(guān)的列表id_table表。

2 platform總線架構(gòu)下溫濕度驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)

2.1 設(shè)備平臺(tái)資源

在tiny4412相關(guān)的硬件設(shè)備中對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)和設(shè)計(jì)，從而進(jìn)一步的調(diào)試和完善platform總線架構(gòu)的溫濕度采集驅(qū)動(dòng)。溫度傳感器采用DHT11直接外接到嵌入式GPB4引腳上，通過溫度采集驅(qū)動(dòng)控制外圍設(shè)備，控制臺(tái)實(shí)現(xiàn)溫濕度的采集。Platform總線架構(gòu)需要一整套系統(tǒng)的的設(shè)計(jì)開發(fā)過程：首先需要對(duì)總線platform bus進(jìn)行初始化，將 platform_device注冊(cè)到內(nèi)核，然后再把 platform 設(shè)備掛到 platform bus（虛擬總線）上。最后注冊(cè)并編寫 platform 的驅(qū)動(dòng)程序，實(shí)現(xiàn)兩者的綁定。

2.2 實(shí)現(xiàn)platform設(shè)備

platform 設(shè)備是注冊(cè)到 platform 總線的，使用 struct platform_device 定義平臺(tái)設(shè)備，通過platform_device_alloc（）初始化函數(shù)中調(diào)用 platform_device_add（）完成設(shè)備向內(nèi)核注冊(cè)，設(shè)備注冊(cè)成功后，platform 總線會(huì)有 tiny4412dht11 的設(shè)備。platform設(shè)備定義及注冊(cè)核心代碼如下：

static int __init platform_dev_init（void）

{int ret；

my_dht11_dev=platform_device_alloc（"platform_dht11"，1）；

ret = platform_device_add（my_dht11_dev）；

if（ret） platform_device_put（my_dht11_dev）；

return ret；

}

2.3 實(shí)現(xiàn)platform驅(qū)動(dòng)

platform驅(qū)動(dòng)定義結(jié)構(gòu)體xing_dht11_drv，核心代碼如下所示：

struct platform_driverdevice_dht11_drv = {

.probe =xing_dht11_probe，

.remove =xing_ dht11_remove，

.driver = {

.owner =the_module，

.name = "platform_dht11"，

}，

}；

在tiny4412_dht11_driver中tiny4412_dht11_probe（）主要完成查詢系統(tǒng)中是否有相應(yīng)設(shè)備，如果檢測(cè)到相應(yīng)設(shè)備，則說明初始化完成。溫濕度采集驅(qū)動(dòng)采用register_chrdev（）向內(nèi)核注冊(cè)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)溫濕度采集的open（），read（）等功能，在read（）函數(shù)中實(shí)現(xiàn)溫濕度的讀取。tiny4412_dht11_probe（）核心代碼為：

驅(qū)動(dòng)，并能與platform_dht11設(shè)備建立連接，能在控制臺(tái)上打印溫濕度采集結(jié)果。結(jié)果如圖2所示：

圖2 溫濕度采集結(jié)果

Fig.2Temperature and humidity collection results

3 結(jié)語

基于嵌入式Linux的platform驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)了在API上獲取設(shè)備中的信息，將SOC上的設(shè)備添加到虛擬總線上，使得總線到設(shè)備到驅(qū)動(dòng)的順序模式到更加廣泛的使用，驅(qū)動(dòng)代碼的編寫和放置位置可以與其他硬件代碼的隔離開來。溫濕度采集中關(guān)于驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試，證明了platform驅(qū)動(dòng)的移植性良好，而且具有很高的可拓展性。

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作者簡(jiǎn)介：王曉君（1973），男，河北張家口人，教授。

*通訊作者：王星