Linux驱动中的Platform总线详解

在Linux内核中，设备驱动是连接硬件与操作系统的重要桥梁。随着硬件的多样化和复杂化，Linux内核引入了多种机制来管理这些设备，其中Platform总线（Platform Bus）作为一种虚拟总线，在Linux设备驱动管理中扮演着重要角色。本文将详细解析Platform总线的概念、优势、实现流程及其在Linux驱动开发中的应用。

一、Platform总线概述

Platform总线是Linux内核中区别于实体总线（如USB、I2C、SPI、PCI等）的一种虚拟总线。在硬件上，Platform总线并不存在，它是内核为了统一管理那些直接通过内存寻址空间进行通信的设备而虚拟出来的一种总线。这些设备，如SoC（System on Chip）内部的LED、看门狗、定时器等，并不需要通过物理总线与CPU通信，而是通过内存地址直接访问。

从Linux 2.6内核开始，内核通过kset、kobject等机制建立了设备与驱动的层次关系，并对这些直接通过内存寻址的设备虚拟出了Platform总线。所有直接通过内存寻址的设备都被映射到这条虚拟总线上，实现了统一管理。

二、Platform总线的优势

统一管理：Platform总线将所有直接通过内存寻址的设备映射到同一条虚拟总线上，便于内核进行统一管理，提高了代码的安全性和可移植性。

设备与驱动分离：Platform总线实现了设备与驱动的分离。设备和驱动分别注册到Platform总线上，通过probe函数随时检测并匹配设备与驱动，提高了系统的灵活性和可扩展性。

资源共享：一个驱动可以供同类的多个设备使用，因为Platform总线在注册驱动时会遍历所有已注册的设备，寻找匹配的驱动进行绑定。

三、Platform总线及驱动的实现流程

Platform总线的实现流程主要包括总线注册、设备注册、驱动注册以及设备与驱动的匹配。

总线注册：Platform总线的注册由Linux内核在启动时自动完成，通常不需要用户干预。内核通过bus_register(&platform_bus_type)将Platform总线注册到系统中。

设备注册：设备通过platform_device_register()函数注册到Platform总线上。注册时需要提供设备的名称、ID、资源等信息。

驱动注册：驱动通过platform_driver_register()函数注册到系统中。注册时需要提供驱动的名称、ID表、probe函数等信息。

设备与驱动的匹配：Platform总线通过platform_match()函数来匹配设备和驱动。该函数会检查设备的名称是否与驱动的ID表或名称相匹配，如果匹配成功，则调用驱动的probe函数进行设备初始化。

四、Platform总线在驱动开发中的应用

在Linux驱动开发中，Platform总线机制被广泛应用于SoC内部集成的外设驱动开发中。例如，在S3C2440平台上，LCD、I2C控制器等内部外设都被当作Platform设备来处理。

开发者在编写Platform设备驱动时，首先需要定义platform_device结构体来描述设备，包括设备的名称、ID、资源等信息。然后，通过platform_device_register()函数将设备注册到Platform总线上。

接着，开发者需要定义platform_driver结构体来描述驱动，包括驱动的名称、ID表、probe函数等信息。通过platform_driver_register()函数将驱动注册到系统中。

最后，当设备被注册到Platform总线上时，内核会自动调用与设备匹配的驱动的probe函数，完成设备的初始化工作。

五、总结

Platform总线作为Linux内核中的一种虚拟总线，通过统一管理直接通过内存寻址的设备，提高了代码的安全性和可移植性。其实现流程包括总线注册、设备注册、驱动注册以及设备与驱动的匹配。在驱动开发中，Platform总线机制被广泛应用于SoC内部集成的外设驱动开发中，为开发者提供了一种高效、灵活的设备管理方式。