4. Platform驱动框架：核心数据结构与生命周期

Platform驱动框架是Linux内核中用于管理“非可枚举、非热插拔”设备（通常集成在SoC内部或板级总线上）的标准模型。其核心围绕两个数据结构——platform_driver和platform_device——以及它们之间的匹配、绑定与解绑流程展开。理解这套框架是进行设备树驱动移植的基础。

4.1 platform_driver结构体

platform_driver是驱动侧的抽象，它封装了驱动与内核交互的所有回调函数和标识信息。定义在linux/platform_device.h中。

/* 典型的 platform_driver 定义示例 */
static const struct of_device_id my_i2c_of_match[] = {
    { .compatible = "vendor,my-i2c-controller", },
    { /* sentinel */ }
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, my_i2c_of_match);

static struct platform_driver my_i2c_driver = {
    .probe  = my_i2c_probe,
    .remove = my_i2c_remove,
    .driver = {
        .name = "my_i2c",
        .of_match_table = my_i2c_of_match,
    },
};

4.2 platform_device结构体

platform_device是设备侧的抽象，代表一个挂接在Platform总线上的物理或虚拟设备。在设备树系统中，内核在启动阶段解析DTB，为每个匹配的节点动态创建platform_device实例。

4.3 probe与remove回调函数

probe和remove是驱动生命周期中最重要的两个回调，分别对应设备的“发现与初始化”和“移除与清理”。

probe回调的标准流程

1. 获取设备树资源：调用platform_get_resource()、platform_get_irq()等API从platform_device中提取IO内存基址、中断号等。
2. 解析设备树属性：使用of_property_read_*系列函数读取自定义属性（时钟频率、GPIO编号、DMA通道等）。
3. 硬件初始化：映射IO内存（devm_ioremap_resource）、注册中断（devm_request_irq）、初始化硬件寄存器。
4. 注册子系统：将设备注册到对应的内核框架中（如I2C、SPI、ALSA、Input、RTC等）。
5. 初始化完成：返回0表示成功，返回负错误码表示失败。

remove回调的标准流程

1. 注销子系统：从内核框架中移除设备（如i2c_del_adapter、misc_deregister）。
2. 释放中断：通常由devm_系列API自动管理，无需手动释放。
3. 取消IO内存映射：同样由devm_机制自动处理。
4. 清理私有数据：释放驱动动态分配的内存、关闭时钟、撤销GPIO等。

/* probe 与 remove 典型实现骨架 */
static int my_i2c_probe(struct platform_device *pdev)
{
    struct resource *res;
    int irq, ret;

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

    /* 2. 获取中断资源 */
    irq = platform_get_irq(pdev, 0);
    if (irq < 0)
        return irq;

    /* 3. 映射IO内存 */
    void __iomem *base = devm_ioremap_resource(&pdev->dev, res);
    if (IS_ERR(base))
        return PTR_ERR(base);

    /* 4. 注册I2C适配器 */
    ret = my_i2c_adapter_register(pdev, base, irq);
    if (ret)
        return ret;

    dev_info(&pdev->dev, "probe success\n");
    return 0;
}

static int my_i2c_remove(struct platform_device *pdev)
{
    /* 注销I2C适配器 */
    my_i2c_adapter_unregister(pdev);
    dev_info(&pdev->dev, "remove done\n");
    return 0;
}

4.4 驱动注册与注销流程

驱动通过module_platform_driver()宏或手动调用platform_driver_register()/platform_driver_unregister()完成在内核中的注册与注销。

注册流程（以module_platform_driver为例）

1. 模块加载：当insmod或内核自动加载驱动模块时，module_init宏指定的入口函数被调用。
2. 调用platform_driver_register：将platform_driver挂接到Platform总线驱动链表上。
3. 总线匹配：内核遍历已注册的platform_device，对每个设备调用platform_match函数进行匹配。
4. 匹配成功：调用platform_driver的probe回调，驱动开始初始化设备。
5. 匹配失败：设备保持未绑定状态，等待后续驱动加载或设备热插拔事件。

注销流程

1. 模块卸载：当rmmod或系统关闭时，module_exit宏指定的出口函数被调用。
2. 调用platform_driver_unregister：从总线驱动链表中移除该驱动。
3. 遍历已绑定设备：对每个与该驱动绑定的设备，调用驱动的remove回调。
4. 设备解绑：设备状态变为“未绑定”，但platform_device实例仍然存在。

/* 使用 module_platform_driver 宏简化注册注销 */
module_platform_driver(my_i2c_driver);

/* 等价于手动展开的代码：
static int __init my_i2c_init(void)
{
    return platform_driver_register(&my_i2c_driver);
}
module_init(my_i2c_init);

static void __exit my_i2c_exit(void)
{
    platform_driver_unregister(&my_i2c_driver);
}
module_exit(my_i2c_exit);
*/

4.5 Platform驱动匹配与生命周期SVG图

下图展示了从驱动注册到设备绑定、probe执行、再到remove和注销的完整生命周期。

4.6 关键数据结构关系总结