设备驱动管理

设备驱动管理设备驱动管理覆盖从spi_driver注册、匹配、probe 到 remove 的完整生命周期。分五部分讲。一、struct spi_driver——设备驱动的结构体定义在spi.h:261~270struct spi_driver { const struct spi_device_id *id_table; // 匹配表 int (*probe)(struct spi_device *spi); // probe 回调 int (*remove)(struct spi_device *spi); // remove 回调 void (*shutdown)(struct spi_device *spi);// 关机回调 struct device_driver driver; // 嵌入通用驱动模型 };设备驱动开发者要做的事就是填这个结构体然后注册到内核。例如一个 SPI 触摸屏驱动static const struct spi_device_id my_touch_id[] { { edt-ft5406, 0 }, { } }; static struct spi_driver my_touch_driver { .driver { .name edt_ft5406, // 驱动名字 .of_match_table my_touch_of_match, // DT 匹配表 }, .id_table my_touch_id, // id_table 匹配表 .probe my_touch_probe, .remove my_touch_remove, }; module_spi_driver(my_touch_driver);二、注册——spi_register_driver开发者用module_spi_driver宏展开后实际调用的是spi_register_driver// spi.h:283 #define spi_register_driver(driver) \ __spi_register_driver(THIS_MODULE, driver) // spi.h:289 #define module_spi_driver(__spi_driver) \ module_driver(__spi_driver, spi_register_driver, spi_unregister_driver)module_driver宏展开为static int __init __spi_driver##_init(void) { return spi_register_driver((__spi_driver)); } static void __exit __spi_driver##_exit(void) { spi_unregister_driver((__spi_driver)); } module_init(__spi_driver##_init); module_exit(__spi_driver##_exit);所以一个module_spi_driver(my_touch_driver)替换了手写module_init和module_exit的模板代码。__spi_register_driverspi.c:389是关键int __spi_register_driver(struct module *owner, struct spi_driver *sdrv) { sdrv-driver.owner owner; sdrv-driver.bus spi_bus_type; // ↑ 告诉内核这个 driver 挂在 spi 总线上 if (sdrv-probe) sdrv-driver.probe spi_drv_probe; // 包装 probe if (sdrv-remove) sdrv-driver.remove spi_drv_remove; // 包装 remove if (sdrv-shutdown) sdrv-driver.shutdown spi_drv_shutdown; // 包装 shutdown return driver_register(sdrv-driver); // ↑ 注册到 driver core加入 spi_bus_type 的 driver 链表 }做了两件事把 SPI 驱动的回调包装成通用驱动的回调调driver_register注册到 driver core注册后 sysfs 中出现/sys/bus/spi/drivers/edt_ft5406/。三、匹配——spi_match_device当一个新的spi_device被device_add时driver core 遍历spi_bus_type上所有已注册的 driver调.match回调// spi.c:294 static int spi_match_device(struct device *dev, struct device_driver *drv) { const struct spi_device *spi to_spi_device(dev); const struct spi_driver *sdrv to_spi_driver(drv); // 1. DT compatible 匹配 if (of_driver_match_device(dev, drv)) return 1; // 2. ACPI 匹配 if (acpi_driver_match_device(dev, drv)) return 1; // 3. id_table 匹配 if (sdrv-id_table) return !!spi_match_id(sdrv-id_table, spi); // 4. name 回退匹配 return strcmp(spi-modalias, drv-name) 0; }spi_match_id逐一比较 id_table 中的 name 和spi-modaliasstatic const struct spi_device_id *spi_match_id( const struct spi_device_id *id, const struct spi_device *sdev) { while (id-name[0]) { if (!strcmp(sdev-modalias, id-name)) return id; id; } return NULL; }设备树中的信息流设备树 touch0 { compatible edt,edt-ft5406; }; ↓ of_modalias_node spi_device.modalis edt-ft5406 ↓ spi_match_device → of_driver_match_device spi_driver.of_match_table 中 compatible edt,edt-ft5406 → 匹配 ↓ 或走 id_table spi_driver.id_table 中 name edt-ft5406 → 匹配四、Probe——spi_drv_probe匹配成功后driver core 调sdrv-driver.probe(dev)也就是spi_drv_probe// spi.c:335 static int spi_drv_probe(struct device *dev) { const struct spi_driver *sdrv to_spi_driver(dev-driver); struct spi_device *spi to_spi_device(dev); int ret; // 1. 设置时钟 default ret of_clk_set_defaults(dev-of_node, false); if (ret) return ret; // 2. 从 DT 获取中断号 if (dev-of_node) { spi-irq of_irq_get(dev-of_node, 0); if (spi-irq -EPROBE_DEFER) return -EPROBE_DEFER; if (spi-irq 0) spi-irq 0; } // 3. 挂载电源管理域 ret dev_pm_domain_attach(dev, true); // 4. 调真正的设备驱动 probe if (ret ! -EPROBE_DEFER) { ret sdrv-probe(spi); if (ret) dev_pm_domain_detach(dev, true); } return ret; }设备驱动 probe 的标准写法static int my_touch_probe(struct spi_device *spi) { struct my_data *data; // 1. 设置设备参数如果 spi_add_device 的默认值不合适 spi-mode SPI_MODE_0; spi-max_speed_hz 1000000; spi_setup(spi); // ← 调 master-setup 配置硬件 // 2. 分配私有数据 data devm_kzalloc(spi-dev, sizeof(*data), GFP_KERNEL); >// spi.c:363 static int spi_drv_remove(struct device *dev) { const struct spi_driver *sdrv to_spi_driver(dev-driver); int ret; ret sdrv-remove(to_spi_device(dev)); dev_pm_domain_detach(dev, true); return ret; }设备驱动的 remove 做 probe 的逆操作释放中断、注销子系统、释放内存。六、Uevent——spi_uevent当设备被device_add时内核想发送一个 uevent 给用户态udev/mdev调.uevent回调// spi.c:313 static int spi_uevent(struct device *dev, struct kobj_uevent_env *env) { const struct spi_device *spi to_spi_device(dev); // 优先 ACPI rc acpi_device_uevent_modalias(dev, env); if (rc ! -ENODEV) return rc; // 否则生成 MODALIASspi:xxx add_uevent_var(env, MODALIAS%s%s, SPI_MODULE_PREFIX, spi-modalias); return 0; }用户态收到的环境变量MODALIASspi:edt-ft5406。udev 据此自动加载驱动。七、完整生命周期图模块加载 │ ├─ module_spi_driver(my_driver) │ └─ module_init → spi_register_driver │ └─ driver_register(sdrv-driver) │ ├─ sdrv-driver.bus spi_bus_type │ └─ 加入 /sys/bus/spi/drivers/my_driver/ │ ├─ [已存在的 spi_device 触发匹配] │ └─ bus_probe_device │ └─ spi_match_device │ ├─ of_driver_match_device ← DT compatible │ ├─ acpi_driver_match_device │ ├─ spi_match_id(id_table) ← name 匹配 │ └─ strcmp(modalias, name) │ ├─ 匹配成功 │ └─ spi_drv_probe │ ├─ 获取 irq │ └─ sdrv-probe(spi) ← 设备驱动开始工作 │ ├─ spi_setup │ ├─ request_irq │ └─ 注册上层子系统 │ ├─ [正常工作] │ └─ spi_sync / spi_async / spi_write_then_read │ ├─ [模块卸载] │ └─ module_exit → spi_unregister_driver │ └─ driver_unregister │ └─ 调 sdrv-remove(spi) │ └─ 释放中断、注销子系统八、设备驱动的两种匹配方式总结匹配方式驱动中提供什么设备中提供什么匹配依据DT compatibledriver.of_match_tableDT 节点的compatibleedt,edt-ft5406字符串匹配id_tableid_table数组spi_device.modalismodalias字符串匹配name 回退driver.namespi_device.modalis字符串比较