基于嵌入式Linux的 platform驅動設計與應用

王曉君 王星 李玉瑩

摘要：如今的驅動程序已經無法滿足越來越多的高度集中的片上系統SOC的要求。本文主要敘述了基于嵌入式 Linux的platform驅動程序的設計方法和應用開發過程。在platform總線架構下溫濕度采集驅動設計的基礎上，詳細闡述了嵌入式 Linux下platform總線驅動設計中的platform總線、platform設備及platform驅動注冊和卸載等，并驗證設備驅動的正確性。

關鍵詞：platform總線；platform設備；platform驅動

中圖分類號：TP316文獻標識碼：A

Platform的管理是在Linux基礎之上完成。platform 在Linux 設備模型中管理外設資源和系統的外圍設備。引入platform之后更加便于管理。platform驅動架構有利于這些設備驅動的改寫、維護與擴展，提高設備驅動開發[1]的效率。因而，在此基礎上完成了驅動設計的溫度和濕度采集的實驗。

1 platform總體設計

Linux設備驅動負責設備的維護和實現，如：電源管理、熱插拔、對象生命周期、用戶空間和內核空間[2]的交互等。設備驅動主要是用于驅動程序的編寫和管理，但是實現相對復雜。總線、設備、驅動就是設備驅動模型的三個主要部分，[35]其組織關系總結為：

（1）devices：描述了設備如何連接系統；

（2）drivers：系統中可用的驅動；

（3）buses：負責匹配設備與驅動，連接到每個總線上；

（4）classes：設備功能類。

1.1 platform總線

platform 總線在內核中用platform_bus_type 結構表示，其實platform_bus_type就是一個關于platform的實例，platform總線啟動時由platform_bus_init（）進入，具體調用函數的流程如下。

圖1 platform總線流程圖

Fig.1 platform bus flow processes

1.2 platform設備與platform驅動

分析設備使用platform_device 和驅動使用platform_driver，并在此基礎上對其進行詳細的分析和闡述。

其中針對platform_device，首先在需要包含頭文件platform_device.h的頭文件，然后設計一個命名為platform_device的結構體。結構體中必須包含設備平臺的名稱name，設備所需要的id號，并且需要一個用于設置相關項的內置的結構體，還需要結構體包含大的數量和資源指針，以及驅動設備的相關的匹配列表id_table表。

其中針對platform_driver，也必須包含頭文件platform_device.h，然后設計一個命名為platform_driver的結構體。結構體中必須包含設備平臺中platform的探測函數probe，與之相反的就是卸載platform的函數remove，platform需要對電源進行管理，包括電源的的設備和狀態的選擇，并且需要一個用于設置相關項的內置的結構體，還需要結構體包含大的數量和資源指針，以及總線設備的相關的列表id_table表。

2 platform總線架構下溫濕度驅動實現

2.1 設備平臺資源

在tiny4412相關的硬件設備中對其進行驅動程序的開發和設計，從而進一步的調試和完善platform總線架構的溫濕度采集驅動。溫度傳感器采用DHT11直接外接到嵌入式GPB4引腳上，通過溫度采集驅動控制外圍設備，控制臺實現溫濕度的采集。Platform總線架構需要一整套系統的的設計開發過程：首先需要對總線platform bus進行初始化，將 platform_device注冊到內核，然后再把 platform 設備掛到 platform bus（虛擬總線）上。最后注冊并編寫 platform 的驅動程序，實現兩者的綁定。

2.2 實現platform設備

platform 設備是注冊到 platform 總線的，使用 struct platform_device 定義平臺設備，通過platform_device_alloc（）初始化函數中調用 platform_device_add（）完成設備向內核注冊，設備注冊成功后，platform 總線會有 tiny4412dht11 的設備。platform設備定義及注冊核心代碼如下：

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 實現platform驅動

platform驅動定義結構體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（）主要完成查詢系統中是否有相應設備，如果檢測到相應設備，則說明初始化完成。溫濕度采集驅動采用register_chrdev（）向內核注冊驅動，實現溫濕度采集的open（），read（）等功能，在read（）函數中實現溫濕度的讀取。tiny4412_dht11_probe（）核心代碼為：

驅動，并能與platform_dht11設備建立連接，能在控制臺上打印溫濕度采集結果。結果如圖2所示：

圖2 溫濕度采集結果

Fig.2Temperature and humidity collection results

3 結語

基于嵌入式Linux的platform驅動設計與應用中實現了在API上獲取設備中的信息，將SOC上的設備添加到虛擬總線上，使得總線到設備到驅動的順序模式到更加廣泛的使用，驅動代碼的編寫和放置位置可以與其他硬件代碼的隔離開來。溫濕度采集中關于驅動程序的設計和調試，證明了platform驅動的移植性良好，而且具有很高的可拓展性。

參考文獻：

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[4]周德榮，夏齡.Linux platform驅動架構實現機制研究與應用[J].赤峰學院學報（自然科學版），2010，26（10）：2830.

[5]李建文，李外云，劉宏博，等.基于TinyOS2.x的溫濕度傳感器的底層驅動與應用[J].單片機與嵌入式系統應用，2013，13（07）：2831.

作者簡介：王曉君（1973），男，河北張家口人，教授。

*通訊作者：王星