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简述linux 驱动程序的数据封装

开关电源芯片 来源:Linux与SoC 作者:spy_os 2021-08-14 11:34 次阅读

0.引言

基于 ARM 内核的 SoC 在引入设备树技术之后,通过设备树文件来描述不同的设备并匹配不同的驱动代码,使得一个 kernel 镜像文件可以支持多种设备。这种代码可重用的思想不仅体现在设备树文件中,在驱动代码中同样也有所体现。

其中之一就是驱动代码中设备描述表-of_device_id。同一个 IP 集成到不同 SoC 或者根据应用场景激活不同功能,可以通过 of_device_id 这个数据结构来实现。

对于同一个 IP 集成到不同 SoC 的应用场景而言,其寄存器基地址以及时钟参数可能不同,但是 IP 功能基本一样。那么可以通过 of_device_id 里的不同 data 条目获取对应的参数信息。例如 exynos 的 dsi IP,在不同版本的 SoC 中基地址不同,定义了 5 种 SoC 类型。在 dsi probe 时获取其在 SoC 中的基地址。

a3718f80-fc4b-11eb-9bcf-12bb97331649.png

a3a6fc88-fc4b-11eb-9bcf-12bb97331649.png

下面驱动代码表示该模块需要支持多种不同时钟频率的初始化,可以定义一个 of_device_id 表,根据匹配到的设备信息为每一种时钟提供独立的初始化函数。由 of_device_id_match_data 获取到不同的 init_fn,按照不同的 dev.of_node,执行 return init_fn(np);

a4da811a-fc4b-11eb-9bcf-12bb97331649.png

以上应用场景核心的数据结构是 of_device_id,关键的处理函数是 of_device_get_match_data(),当然,关于 of_device_id 的应用场景不仅仅限于上面说的这两种。

1.数据结构 of_device_id

of_device_id 数据结构如下,定义在 mod_devicetable.h 中,组成也并不复杂。

1struct of_device_id {

2 char name[32];

3 char type[32];

4 char compatible[128];

5 const void *data;

6};

mod_devicetable.h 这个文件最初并没有 of_device_id 这个数据结构,该文件的历史暂时也只能查到 2005 年的 Linux-2.6.12-rc2

a53c80c2-fc4b-11eb-9bcf-12bb97331649.png

它的功能从最初的文件中也可以看到,主要是为 PCI 以及 USB 设备使用的,将设备的 vendor ID、subsystem ID、class 等信息提供给 scripts/table2alias.c,当系统新插入一个 PCI 或 USB 设备时,用户空间程序根据对应的 vendor ID 等信息来加载对应的驱动程序。

2005 年 7 月 Linux-2.6.13-rc2 中提交了 of_match_id 这个数据结构的代码。

a551b2da-fc4b-11eb-9bcf-12bb97331649.png

2.of_device_get_match_data()

函数原型位于 drivers/of/device.c

1const void *of_device_get_match_data(

2 const struct device *dev)

3{

4 const struct of_device_id *match;

5

6 match = of_match_device(xxx);

7 if (!match)

8 return NULL;

9

10 return match-》data;

11}

12EXPORT_SYMBOL(of_device_get_match_data);

这个函数的返回值类型可强制转换成任何类型,取决于驱动程序中例化数据结构 of_device_id data。当然,由于 of_device_get_match_data 的函数返回值类型决定了不做强制类型转换,也不会有问题。

代码中增加下面的内容,来追踪 of_device_get_match_data 执行流程。

#定义 of_device_id 并完成例化

a694184a-fc4b-11eb-9bcf-12bb97331649.png

#在 probe 函数中增加获取数据的代码

a7176844-fc4b-11eb-9bcf-12bb97331649.png

执行结果显示正确的获取到了 of_device_id 各个成员例化的 value 值

a7510c34-fc4b-11eb-9bcf-12bb97331649.png

#of_device_get_match_data() 代码流程

a7784c04-fc4b-11eb-9bcf-12bb97331649.png

有几种情况是无法获取到数据的

解析 dtb 之后未创建设备结点

驱动代码未实现 of_device_id 设备表

of_device_id 成员 compatible、name、type 的值和设备树中定义的同

基于模块加载的并且可以热插拔的驱动程序,可以在系统启动后查看设备表信息。以定位出未获取到设备表信息的故障原因。

3.查看设备表信息

能够查看到设备表信息的一个前置条件是在定义 of_device_id 的时候,要将该设备表通过 MODULE_DEVICE_TABLE 来进行声明注册,否则在用户空间是看不到的。其定义在/include/linux/module.h 中。type 可以是 of、usb、pci 等,name 为设备表的名字。

a7f6127e-fc4b-11eb-9bcf-12bb97331649.png

内核中 scripts/mod/file2alias.c,用于将设备表导出到用户空间 modules.alias 中,所以可以直接查看 modules.alias 文件。

a84db114-fc4b-11eb-9bcf-12bb97331649.png

也可以通过 modinfo 来查看 ko 文件符号信息!

a8b86b3a-fc4b-11eb-9bcf-12bb97331649.png

设备表的定义如下,代码定义了 name、type,那么设备树里同样也要定义:

a9455112-fc4b-11eb-9bcf-12bb97331649.png

删除 MODULE_DEVICE_TABLE,modules.alias 里是没有设备表信息的。

a954c796-fc4b-11eb-9bcf-12bb97331649.png

对于 of_device_id 而言,name、type、compatible 添加的方法:

a9784482-fc4b-11eb-9bcf-12bb97331649.png

#USB 设备表

1struct usb_device_id {

2 /* which fields to match against? */

3 __u16 match_flags;

4

5 /* Used for product specific matches; range is inclusive */

6 __u16 idVendor;

7 __u16 idProduct;

8 __u16 bcdDevice_lo;

9 __u16 bcdDevice_hi;

10

11 /* Used for device class matches */

12 __u8 bDeviceClass;

13 __u8 bDeviceSubClass;

14 __u8 bDeviceProtocol;

15

16 /* Used for interface class matches */

17 __u8 bInterfaceClass;

18 __u8 bInterfaceSubClass;

19 __u8 bInterfaceProtocol;

20

21 /* Used for vendor-specific interface matches */

22 __u8 bInterfaceNumber;

23

24 /* not matched against */

25 kernel_ulong_t driver_info

26 __attribute__((aligned(sizeof(kernel_ulong_t))));

27};

#PCI 设备表

1struct pci_device_id {

2 __u32 vendor, device; /* Vendor and device ID or PCI_ANY_ID*/

3 __u32 subvendor, subdevice; /* Subsystem ID‘s or PCI_ANY_ID */

4 __u32 class, class_mask; /* (class,subclass,prog-if) triplet */

5 kernel_ulong_t driver_data; /* Data private to the driver */

6};

对于这两种类型的设备,导出的符号信息和普通设备也不一样。

PCI 设备导出到用户空间的设备信息:

aa0d2f3e-fc4b-11eb-9bcf-12bb97331649.png

导出 PCI 设备信息的代码

aa66d8ea-fc4b-11eb-9bcf-12bb97331649.png

USB 设备导出到用户空间的设备信息:

aaba9d9a-fc4b-11eb-9bcf-12bb97331649.png

导出 USB 设备信息的代码

ab7ded72-fc4b-11eb-9bcf-12bb97331649.png

除了上面三种设备描述 table 之外,kernel 还提供了很多种其他的设备描述表,定义在 include/linux/mod_devicetable.h

mod_devicetable.h 的 commit log:

https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/log/include/linux/mod_devicetable.h

编辑:jq

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原文标题:linux 驱动程序的数据封装

文章出处:【微信号:gh_3980db2283cd,微信公众号:开关电源芯片】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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