4. Platform 驱动模型：Platform 总线、Platform 设备、Platform 驱动、匹配机制

Platform 驱动模型是 Linux 内核中用于管理那些不依赖传统物理总线（如 PCI、USB、I2C）的设备的软件架构。它通过虚拟的 Platform 总线，将硬件设备信息与驱动程序解耦，使得驱动代码可以专注于功能逻辑，而设备描述则通过设备树或板级文件提供。本章将深入剖析 Platform 总线的核心组件与匹配机制。

4.1 Platform 模型的三要素

Platform 驱动模型由三个核心部分组成，它们协同工作，完成设备的注册、匹配与驱动绑定。

4.2 Platform 总线：虚拟的硬件连接器

Platform 总线并不对应任何物理硬件连线，它只是一个软件抽象层。其核心作用体现在 bus_type 结构体的 match 函数指针上。当设备或驱动注册时，内核会遍历总线上的设备链表和驱动链表，调用 match 函数进行配对。

// 内核源码中的 platform_bus_type 定义（简化）
struct bus_type platform_bus_type = {
    .name       = "platform",
    .dev_groups = platform_dev_groups,
    .match      = platform_match,    // <-- 核心匹配函数
    .uevent     = platform_uevent,
    .pm         = &platform_dev_pm_ops,
};

Platform 总线的工作流程可以概括为：

1. 注册触发：调用 platform_device_register() 或 platform_driver_register()。
2. 总线扫描：内核将新对象加入对应链表，并调用 bus_for_each_dev() 或 bus_for_each_drv() 进行遍历。
3. 匹配执行：对每一对 (device, driver)，调用 platform_match() 函数。
4. 绑定 Probe：匹配成功，则调用驱动的 .probe() 方法，将设备资源传递给驱动。

4.3 Platform 设备：硬件资源的载体

struct platform_device 是内核描述一个 Platform 设备的核心结构。它包含了设备的名称、ID、以及最重要的——资源（Resource）。资源通过 struct resource 数组描述，涵盖了内存地址范围、中断号、DMA 通道等硬件关键信息。

// struct platform_device 关键成员
struct platform_device {
    const char  *name;           // 设备名称，用于名称匹配
    int         id;              // 设备实例 ID，-1 表示单实例
    struct device   dev;         // 内嵌的通用设备结构
    u32         num_resources;   // 资源数量
    struct resource *resource;   // 指向资源数组的指针
    const struct platform_device_id *id_entry; // 匹配到的 ID 表项
    /* ... 其他成员 */
};

// struct resource 定义
struct resource {
    resource_size_t start;       // 起始地址（物理地址或中断号）
    resource_size_t end;         // 结束地址
    const char *name;            // 资源名称
    unsigned long flags;         // 资源类型标志（IORESOURCE_MEM, IORESOURCE_IRQ 等）
    struct resource *parent, *sibling, *child;
};

4.4 Platform 驱动：功能逻辑的实现者

struct platform_driver 定义了驱动需要实现的核心回调函数。其中 .probe() 是驱动被匹配成功后的入口，驱动在此函数中获取资源、初始化硬件、注册字符设备或框架接口。

// struct platform_driver 定义
struct platform_driver {
    int (*probe)(struct platform_device *);      // 匹配成功后的初始化
    int (*remove)(struct platform_device *);     // 设备移除时的清理
    void (*shutdown)(struct platform_device *);
    int (*suspend)(struct platform_device *, pm_message_t state);
    int (*resume)(struct platform_device *);
    struct device_driver driver;                 // 内嵌的通用驱动结构
    const struct platform_device_id *id_table;   // 非设备树匹配时的 ID 表
    /* ... */
};

一个典型的 Platform 驱动注册模板如下：

// 驱动 Probe 函数
static int my_driver_probe(struct platform_device *pdev)
{
    struct resource *res;
    void __iomem *base;
    int irq;

    // 1. 获取内存资源
    res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
    if (!res)
        return -ENXIO;

    // 2. 请求并映射 IO 内存
    base = devm_ioremap_resource(&pdev->dev, res);
    if (IS_ERR(base))
        return PTR_ERR(base);

    // 3. 获取中断资源
    irq = platform_get_irq(pdev, 0);
    if (irq < 0)
        return irq;

    // 4. 注册中断处理函数
    devm_request_irq(&pdev->dev, irq, my_isr, 0, "my_device", dev);

    dev_info(&pdev->dev, "Driver probed successfully\n");
    return 0;
}

// 驱动移除函数
static int my_driver_remove(struct platform_device *pdev)
{
    dev_info(&pdev->dev, "Driver removed\n");
    return 0;
}

// 设备树匹配表
static const struct of_device_id my_of_match[] = {
    { .compatible = "vendor,my-device", },
    { /* sentinel */ }
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, my_of_match);

// Platform 驱动结构体
static struct platform_driver my_driver = {
    .probe  = my_driver_probe,
    .remove = my_driver_remove,
    .driver = {
        .name = "my_device",
        .of_match_table = my_of_match,  // 绑定设备树匹配表
    },
};

// 模块入口/出口
module_platform_driver(my_driver);

4.5 匹配机制：四种匹配策略

Platform 总线的 platform_match() 函数按照优先级顺序尝试四种匹配方式。一旦某一种匹配成功，即停止后续匹配。

4.6 匹配流程的完整时序

当驱动调用 platform_driver_register() 时，内核内部会执行以下步骤：

1. 注册驱动：将 platform_driver 添加到 Platform 总线的驱动链表中。
2. 遍历设备：调用 bus_for_each_dev()，遍历当前已注册的所有 Platform 设备。
3. 调用 match：对每个设备，调用 platform_match() 函数，按优先级尝试四种匹配。
4. 绑定 Probe：如果匹配成功，调用驱动的 .probe() 方法，并将匹配到的设备指针作为参数传入。
5. 设备引用：Probe 成功后，设备和驱动建立双向引用关系，设备状态变为“已绑定”。

4.7 本章小结