linux設備驅動之總線、設備、驅動

linux設備驅動的難點在於複雜的，龐大的結構。理清楚結構和一個結構與另外結構的關係，以及linux設備驅動的層次性和層次封裝抽象性。對於linux設備驅動的結構有點像C++中的類，而層次與抽象有點像繼承的關係。

一、總線、設備、驅動的主要三個結構關係

structbus_type 
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    struct bus_type中爲devices和drivers準備了兩個鏈表:
    struct klist klist_devices
    struct klist klist_drivers

struct device
---------------------------------
    struct device有兩個成員
    struct bus_type      *bus     記錄的是這個設備連在哪條總線上
    struct device_driver *driver 記錄的是這個設備用的是哪個驅動

struct device_driver
---------------------------------
    struct device_driver同樣有兩個成員
    struct bus_type *bus          代表的是這個驅動屬於哪條總線       
    struct klist    klist_devices 記錄的是這個驅動支持的那些設備,沒錯,是devices(複數),因爲一個驅動程序可以支持一個或多個設備,反過來一個設備則只會綁定給一個驅動程序.

二、總線，設備，驅動的關聯

總線將設備和驅動綁定。在系統每註冊一個設備的時候，會尋找與之匹配的驅動；相反的，在系統每 註冊一個驅動的時候，會尋找與之匹配的設備，而匹配由總線完成。一個現實的Linux設備和驅動通常都需要掛接在一種總線上。設備與驅動的關聯通過總線的match()方法進行匹配，驅動掛載總線時與所有設備進行匹配，設備掛載總線時與所有的驅動進行匹配，所以驅動和設備的掛載無先後之分。匹配成功後會通過調用驅動的probo()方法來初始化設備。

三、總線，設備，驅動的註冊

設備與驅動需要掛載在總線上，需要指明驅動與設備是屬於哪條總線的，所以設備與驅動需要註冊。而總線在linux系統中也是屬於設備，所以總線也要註冊，同時要先有總線而後才能註冊設備和驅動，所以總線要先註冊。

總線在linux系統中有倆種，一是實際存在的總線 pci  usb 等等，還有一類是虛擬存在的總線 platform ，platform總線主要是用於集成在SoC系統的設備，使得每一個設備都屬於一條總線，相應的設備稱爲platform_device，而驅動成爲 platform_driver。linux驅動中platform總線用的非常多，以platform總線說明總線，設備，驅動的註冊順序，注意這裏是以先調加設備爲例。

1. platform_bus_type -- 總線 先被kenrel 註冊。

2. 系統初始化過程中調用platform_add_devices 或者platform_device_register ，將平臺設備(platform devices) 註冊到平臺總線中( platform_bus_type )
3. 平臺驅動(platform driver) 與平臺設備(platform device) 的關聯是在platform_driver_register 或者driver_register 中實現，一般這個函數在驅動的初始化過程調用。

通過這三步，就將平臺總線，設備，驅動關聯起來。

1. platform bus 先被kenrel 註冊。
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do_basic_setup() --> - driver_init() --> - platform_bus_init() -->bus_register()


2. 系統初始化過程中調用platform_add_devices 或者platform_device_register ，將平臺設備(platform devices) 註冊到平臺總線中( platform_bus_type )
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系統啓動階段，總線的驅動鏈表還是空的，所以啓動階段的platform_add_devices() 只負責將設備添加到總線的設備鏈表上。

linux 2.6.26/drivers/base/platform.c
int platform_add_devices(struct platform_device **devs, int num)
{
     ...
     ret = platform_device_register (devs[i]);
     ...
}

int platform_device_register(struct platform_device *pdev)
{
     device_initialize(&pdev >dev);
     return platform_device_add (pdev);
}

int platform_device_add (struct platform_device *pdev)
{
     ...
     pdev >dev.bus = &platform_bus_type;
     ...
     ret = device_add (&pdev >dev);
     ...
}

device_add()   >   bus_attach_device()

void bus_attach_device(struct device *dev)
{
     struct bus_type *bus = dev >bus;
     int ret = 0;

     if (bus) {
         if (bus >p >drivers_autoprobe)
             ret = device_attach (dev);
         WARN_ON(ret < 0);
         if (ret >= 0)
             klist_add_tail (&dev >knode_bus, &bus >p >klist_devices);
     }
}

device_attach() 的返回值:
1 設備和驅動匹配成功
0 設備已經註冊，但是總線上沒有與之相匹配的驅動( 系統啓動階段，由於總線上還沒有驅動，所以設備在此匹配不到與之對應的驅動，只是將其添加到總線的設備鏈表)
-ENODEV 設備沒有註冊(registered) -- 設備在哪裏註冊？

如果設備和驅動匹配成功； 或者設備已經註冊，但是總線上沒有與之相匹配的驅動 ，bus_attach_device() 將調用klist_add_tail() 將設備添加到總線的設備鏈表尾部。

四、附錄linux內核中的platform的幾個結構源代碼

 // 所在目錄：kernel/include/linux/platform_device.h
 struct platform_device
 {
    const char  * name;/* 設備名 */
    u32      id;
    struct device dev;
    u32  num_resources;/* 設備所使用各類資源數量 */
    struct resource * resource;/* 資源 */
};
 // 所在目錄：include/linux/ioport.h
struct resource
{
    resource_size_t start;  /*  資源的開始值  */
    resource_size_t end;    /*  資源的結束值  */
    const char      *name;  /*  資源的名字  */
    unsigned long   flags;  /*  資源的類型值，如可以是：mem,io,irq,dma等等 */
    struct resource *parent, *sibling, *child;
};
// 所在目錄：kernel/include/linux/ioport.h
struct platform_driver
{
   int (*probe)(struct platform_device *);
   int (*remove)(struct platform_device *);
   void (*shutdown)(struct platform_device *);
   int (*suspend)(struct platform_device *, pm_message_t state);
   int (*suspend_late)(struct platform_device *, pm_message_t state);
   int (*resume_early)(struct platform_device *);
   int (*resume)(struct platform_device *);
   struct pm_ext_ops *pm;
   struct device_driver driver;
};
// 所在目錄：include/linux/device.h
struct device_driver
{
        char                    * name;
        struct bus_type         * bus;
        rwlock_t                lock;
        atomic_t                refcount;
        list_t                  bus_list;
        list_t                  devices;
        struct driver_dir_entry dir;
        int     (*probe)        (struct device * dev);
        int     (*remove)       (struct device * dev);
        int     (*suspend)      (struct device * dev, u32 state, u32 level);
        int     (*resume)       (struct device * dev, u32 level);
        void    (*release)      (struct device_driver * drv);
};