### Linux设备模型浅析
#### 一、概述
Linux设备模型是Linux内核的一个核心组成部分，它提供了一种标准化的方法来管理和配置硬件设备。设备模型不仅简化了设备驱动程序的编写，还使得设备管理和资源分配更为高效。在本文中，我们将深入探讨Linux设备模型中的`device`部分，特别是聚焦于`platform_device`的注册过程及其如何与`platform_driver`关联起来。
#### 二、Linux设备模型架构
Linux设备模型主要由以下组件构成：
1. **Device（设备）**：表示物理或虚拟硬件设备，如磁盘、网络接口等。
2. **Driver（驱动程序）**：软件层，用于与设备通信。
3. **Bus（总线）**：定义设备和驱动之间的匹配机制以及相关的API。
4. **Class（类别）**：一组具有相同特性的设备集合，用于共享资源和统一管理。
#### 三、Platform Bus Type
在Linux设备模型中，`platform_bus_type`是一种特殊的总线类型，主要用于嵌入式系统中的硬件组件管理。它提供了一种灵活的方式，允许设备和驱动程序在没有传统总线（如PCI）的情况下进行匹配和交互。下面我们将详细介绍`platform_bus_type`的结构和功能。
##### 3.1 Platform Bus Type结构
`platform_bus_type`定义在`drivers/base/platform.c`中，它包含了以下关键成员：
- **name**：定义了总线的名称，在本例中为`"platform"`，这将在`/sys/bus/`目录下创建相应的子目录。
- **dev_attrs**：定义了在每个设备目录下生成的属性文件列表。
- **match**：用于驱动程序与设备匹配的函数指针。
- **uevent**：负责输出环境变量的函数，与`/sys/devices/`目录下的`uevent`文件关联。
- **pm**：电源管理相关的操作函数指针。
##### 3.2 Platform Device定义
`platform_device`是嵌入式系统中常见的设备类型之一。在本例中，我们关注的是S3C2410 RTC（实时时钟）的`platform_device`定义，具体如下：
```c
static struct resource s3c_rtc_resource[] = {
[0] = {
.start = S3C24XX_PA_RTC,
.end = S3C24XX_PA_RTC + 0xff,
.flags = IORESOURCE_MEM,
},
[1] = {
.start = IRQ_RTC,
.end = IRQ_RTC,
.flags = IORESOURCE_IRQ,
},
[2] = {
.start = IRQ_TICK,
.end = IRQ_TICK,
.flags = IORESOURCE_IRQ,
}
};
struct platform_device s3c_device_rtc = {
.name = "s3c2410-rtc",
.id = -1,
.num_resources = ARRAY_SIZE(s3c_rtc_resource),
.resource = s3c_rtc_resource,
};
```
这段代码定义了一个`platform_device`实例`s3c_device_rtc`，它包含了设备的名称、ID、资源等信息。其中，`s3c_rtc_resource`数组定义了设备所需的内存地址空间和中断号。
##### 3.3 Platform Device注册
平台设备的注册过程涉及以下几个步骤：
1. **设备列表定义**：在启动过程中，需要定义一个设备列表，并将其放置在一个特定的初始化数据段中，例如：
```c
static struct platform_device *smdk2440_devices[] __initdata = {
&s3c_device_usb,
&s3c_device_lcd,
&s3c_device_wdt,
&s3c_device_i2c0,
&s3c_device_iis,
&s3c_device_rtc
};
```
2. **调用注册函数**：通过调用`platform_add_devices()`函数将设备列表注册到`platform_bus_type`中。这个函数内部会调用`platform_device_register()`，进而调用`device_initialize()`和`platform_device_add()`来完成设备的初始化和添加。
3. **总线注册**：`platform_bus_type`通过调用`bus_register()`函数注册到总线模块。这一步是在内核初始化阶段自动完成的。
#### 四、平台设备注册过程详解
在了解了基本概念后，下面我们来看一下具体的注册过程。
1. **平台设备定义**：首先定义了`platform_device`实例`s3c_device_rtc`，并为其配置了必要的资源。
2. **设备列表定义**：将`s3c_device_rtc`实例添加到设备列表`smdk2440_devices[]`中。
3. **注册到平台总线**：在系统初始化阶段，通过调用`platform_add_devices(smdk2440_devices, ARRAY_SIZE(smdk2440_devices))`将设备列表注册到`platform_bus_type`。
4. **总线注册**：`platform_bus_type`通过调用`bus_register()`注册到总线模块。
5. **环境变量输出**：通过`platform_uevent()`函数输出环境变量，这些环境变量可以在设备目录下的`uevent`文件中查看。
6. **设备匹配**：`platform_match()`函数用于匹配设备和驱动程序，当匹配成功后，设备将与相应的驱动程序绑定。
#### 五、总结
通过上述分析，我们可以看到Linux设备模型中的`platform_device`是如何定义和注册的。`platform_bus_type`作为一种特殊的总线类型，在嵌入式系统中发挥了重要作用。通过定义设备资源、添加到设备列表、调用注册函数等步骤，可以实现对平台设备的有效管理。理解这些原理对于开发嵌入式系统的设备驱动程序至关重要。
