基于嵌入式Linux的 platform驱动设计与应用

王晓君 王星 李玉莹

摘要：如今的驱动程序已经无法满足越来越多的高度集中的片上系统SOC的要求。本文主要叙述了基于嵌入式 Linux的platform驱动程序的设计方法和应用开发过程。在platform总线架构下温湿度采集驱动设计的基础上，详细阐述了嵌入式 Linux下platform总线驱动设计中的platform总线、platform设备及platform驱动注册和卸载等，并验证设备驱动的正确性。

关键词：platform总线；platform设备；platform驱动

中图分类号：TP316文献标识码：A

Platform的管理是在Linux基础之上完成。platform 在Linux 设备模型中管理外设资源和系统的外围设备。引入platform之后更加便于管理。platform驱动架构有利于这些设备驱动的改写、维护与扩展，提高设备驱动开发[1]的效率。因而，在此基础上完成了驱动设计的温度和湿度采集的实验。

1 platform总体设计

Linux设备驱动负责设备的维护和实现，如：电源管理、热插拔、对象生命周期、用户空间和内核空间[2]的交互等。设备驱动主要是用于驱动程序的编写和管理，但是实现相对复杂。总线、设备、驱动就是设备驱动模型的三个主要部分，[35]其组织关系总结为：

（1）devices：描述了设备如何连接系统；

（2）drivers：系统中可用的驱动；

（3）buses：负责匹配设备与驱动，连接到每个总线上；

（4）classes：设备功能类。

1.1 platform总线

platform 总线在内核中用platform_bus_type 结构表示，其实platform_bus_type就是一个关于platform的实例，platform总线启动时由platform_bus_init（）进入，具体调用函数的流程如下。

图1 platform总线流程图

Fig.1 platform bus flow processes

1.2 platform设备与platform驱动

分析设备使用platform_device 和驱动使用platform_driver，并在此基础上对其进行详细的分析和阐述。

其中针对platform_device，首先在需要包含头文件platform_device.h的头文件，然后设计一个命名为platform_device的结构体。结构体中必须包含设备平台的名称name，设备所需要的id号，并且需要一个用于设置相关项的内置的结构体，还需要结构体包含大的数量和资源指针，以及驱动设备的相关的匹配列表id_table表。

其中针对platform_driver，也必须包含头文件platform_device.h，然后設计一个命名为platform_driver的结构体。结构体中必须包含设备平台中platform的探测函数probe，与之相反的就是卸载platform的函数remove，platform需要对电源进行管理，包括电源的的设备和状态的选择，并且需要一个用于设置相关项的内置的结构体，还需要结构体包含大的数量和资源指针，以及总线设备的相关的列表id_table表。

2 platform总线架构下温湿度驱动实现

2.1 设备平台资源

在tiny4412相关的硬件设备中对其进行驱动程序的开发和设计，从而进一步的调试和完善platform总线架构的温湿度采集驱动。温度传感器采用DHT11直接外接到嵌入式GPB4引脚上，通过温度采集驱动控制外围设备，控制台实现温湿度的采集。Platform总线架构需要一整套系统的的设计开发过程：首先需要对总线platform bus进行初始化，将 platform_device注册到内核，然后再把 platform 设备挂到 platform bus（虚拟总线）上。最后注册并编写 platform 的驱动程序，实现两者的绑定。

2.2 实现platform设备

platform 设备是注册到 platform 总线的，使用 struct platform_device 定义平台设备，通过platform_device_alloc（）初始化函数中调用 platform_device_add（）完成设备向内核注册，设备注册成功后，platform 总线会有 tiny4412dht11 的设备。platform设备定义及注册核心代码如下：

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 实现platform驱动

platform驱动定义结构体xing_dht11_drv，核心代码如下所示：

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（）主要完成查询系统中是否有相应设备，如果检测到相应设备，则说明初始化完成。温湿度采集驱动采用register_chrdev（）向内核注册驱动，实现温湿度采集的open（），read（）等功能，在read（）函数中实现温湿度的读取。tiny4412_dht11_probe（）核心代码为：

驱动，并能与platform_dht11设备建立连接，能在控制台上打印温湿度采集结果。结果如图2所示：

图2 温湿度采集结果

Fig.2Temperature and humidity collection results

3 结语

基于嵌入式Linux的platform驱动设计与应用中实现了在API上获取设备中的信息，将SOC上的设备添加到虚拟总线上，使得总线到设备到驱动的顺序模式到更加广泛的使用，驱动代码的编写和放置位置可以与其他硬件代码的隔离开来。温湿度采集中关于驱动程序的设计和调试，证明了platform驱动的移植性良好，而且具有很高的可拓展性。

参考文献：

[1]李桦，高飞，孙磊.嵌入式Linux设备驱动程序研究[J].微计算机信息，2010，26（14）：6870.

Linux中用户空间与内核空间的通信实现[J].微机发展，2005（05）：7576+130.

[2]宋宝华.Linux 设备驱动开发详解[M].人民邮电出版社，2008.0824.

[3]赵波，高真香子，项伯阳，等.Linux platform驱动架构的解析与应用[J].大连工业大学学报，2013，32（01）：7174.

[4]周德荣，夏龄.Linux platform驱动架构实现机制研究与应用[J].赤峰学院学报（自然科学版），2010，26（10）：2830.

[5]李建文，李外云，劉宏博，等.基于TinyOS2.x的温湿度传感器的底层驱动与应用[J].单片机与嵌入式系统应用，2013，13（07）：2831.

作者简介：王晓君（1973），男，河北张家口人，教授。

*通讯作者：王星