原创 s1d13506在Linux中的驱动编写方法

        PC架构中的绝大部分设备都是通过PCI局部总线与CPU进行通信，系统上电之后需要进行PCI总线的扫描，当扫描到一个PCI设备之后，在内核会创建一个物理设备对象（PDO），如果是PCI设备，该对象类型为pci_dev，并且对该对象进行初始化，分配相应的资源，上述行为属于总线驱动的工作范畴。PDO初始化成功之后，系统会调用device_add完成设备驱动程序的加载。Device_add函数一方面会通过设备管理机制向udev守护进程发送添加设备的消息；另一方面会调用bus_add_device（）函数加载设备驱动。加载设备驱动时，Linux内核会遍历相应总线上的所有驱动程序，如果能够找到匹配的驱动，那么系统会调用驱动程序所提供的probe（）函数探测具体的设备。在设备驱动程序的probe（）函数中可以创建具体的逻辑设备对象（FDO），并且对其进行初始化。这些工作都完成之后，一个物理设备的驱动全部加载成功，在/dev目录下就可以看到具体的设备节点了。

在嵌入式系统中一般都不会采用复杂的PCI局部总线，而是将设备直接挂接到CPU的外围扩展总线上，在At91rm9200为核心的嵌入式系统中，s1d13506作为显示控制器可以直接挂接到EBI总线上，并且分配有固定的访问地址，例如可以将CS3作为s1d13506的片选信号对其进行访问，访问空间为512MB，满足了嵌入式应用的需求。这样的硬件结构实现较为单一，不存在标准的局部总线，因此s1d13506驱动设计过程中就不会存在设备扫描、资源自动分配等工作，而是固定的将设备挂接到一个虚拟的伪总线上，生成一个PDO对象，然后再加载具体的设备驱动。下面对s1d13506驱动的实现进行说明。

与Linux中的标准驱动程序类似，S1d13506驱动采用分层的设计框架，底层为总线驱动，上层为设备驱动，向外导出字符设备。

在硬件层s1d13506控制器直接挂接到了EBI总线上，在内核中该物理设备对象被挂接到一条虚拟的伪总线上，该伪总线为platform_bus，platform.c为该总线的核心驱动。Platform bus不具备自动识别的功能，所以需要主动将s1d13506注册到该总线上。首先需要定义s1d13506的物理设备对象dk_s1dfb_device，该对象的具体描述如下：

struct platform_device {

       char        * name;                 /* 设备名称 */

       u32         id;                

       struct device   dev;               /* 用于设备管理的对象 */

       u32         num_resources;      /* 资源数 */

       struct resource * resource;      /* 与设备相关的资源 */

};

在系统初始化时，调用platform_device_register（）函数将dk_s1dfb_device对象添加到platform bus上。在PDO中一个重要的域为resource，该域的实现需要与具体的嵌入式系统硬件相关：

static struct resource dk_s1dfb_resource[] = {

       {     /* video mem */

              .name   = "s1d13806 memory",

              .start  =  0x40200000,

              .end    =  0x40200000 + 0x200000 -1,

              .flags  = IORESOURCE_MEM,

       }, {  /* video registers */

              .name   = "s1d13806 registers",

              .start  =  0x40000000,

              .end    =  0x40000000 + 0x200000 -1,

              .flags  = IORESOURCE_MEM,

       },

};

    在platform_device_register（）函数中会调用device_add（）函数加载设备驱动，该过程与标准PCI设备保持一致，并且通过udev机制创建设备节点。在设备驱动中，需要定义一个device_driver对象，然后通过driver_register函数将驱动注册到platform伪总线上。设备驱动中的核心函数是probe函数，该函数完成内存地址的映射，并且创建生成framebuffer设备，该设备的对外接口通过ops函数导出。由s1d13506构成的图形设备驱动程序框架如下图所示：

    为了提高效率，设备驱动可以通过memap机制将s1d13506的显存空间映射到应用程序的地址空间，这样应用程序可以直接对现存空间进行操作，而无需数据的拷贝，为了达到这样的目的，在framebuffer操作层提供了fb_mmap（）的接口，具体方法需要由s1d13506设备驱动提供。