在设备模型中， 包含总线、 设备、 驱动和类四个概念。 在前面的章节中， 我们学习了设备模型的基本框架 kobject 和 kset。 而在本章节中， 我们将学习设备模型中总线的概念。 并进行实验——注册一个自己的总线。
文章目录
前言
如前言所说，设备模型中包含总线、设备、驱动、类四个概念，这里我们从总线的角度看看总线的真面目
参考资料
迅为设备模型资料参考
注册一个自己的总线
在总线目录下创建属性文件
驱动-平台总线-platform设备注册platform驱动注册篇
驱动-平台总线-probe
之前了解过平台总线platform 设置注册、驱动注册、平台总线probe 知识点。当了解这里bus 总线知识点时候好多地方似曾相识，拿来对比、参考、知识温习。
一、基础知识点 /sys/bus
在 Linux 系统中，/sys/bus 目录是 sysfs 文件系统的一部分，用于展示系统总线（bus）、设（devices）、驱动（drivers）以及它们之间的层级和关联关系。它是内核与用户空间交互的重要接口，通过虚拟文件和目录的方式动态反映内核中的设备模型（Device Model）。
为什么还是要补一下这个基础知识点，忙于学习和总结中总是容易忘记基本知识点，不知所以然。
/sys/bus 的作用
组织设备和驱动
/sys/bus 按总线类型（如 PCI、USB、I2C、SCSI 等）分类，每个子目录对应一种总线。例如：
- /sys/bus/pci：PCI 总线设备。
- /sys/bus/usb：USB 总线设备。
- /sys/bus/cpu：CPU 相关设备。
查看总线下挂载的设备与驱动
每个总线目录下通常包含：
-
devices/：该总线上连接的设备。
-
drivers/：该总线支持的驱动程序。
-
其他总线特定文件（如 uevent、probe 等）。
用户空间与内核的交互
通过读写 /sys/bus 中的文件，可以动态操作设备或驱动。例如：
- 加载/卸载驱动。
- 触发设备探测（如 echo 1 > /sys/bus/pci/rescan 重新扫描 PCI 设备）。
- 查看设备信息（如厂商 ID、电源状态等）。
支持热插拔（Hotplug）
当设备插入或移除时，内核会通过 uevent 机制通知用户空间（如 udev），并在 /sys/bus 中动态更新设备状态。
示例：查看 PCI 设备
# 列出所有 PCI 设备
ls /sys/bus/pci/devices/
# 查看某个 PCI 设备的详细信息（如 0000:00:1f.2）
ls -l /sys/bus/pci/devices/0000:00:1f.2/
与其他 sysfs 目录的关系
- /sys/devices：按物理层级展示所有设备。
- /sys/class：按功能分类设备（如网卡、磁盘）。
- /sys/block：块设备（磁盘、分区）。
/sys/bus 更强调设备与总线的归属关系，而其他目录可能以不同视角组织设备
实际应用场景
- 调试设备驱动：查看设备是否被内核正确识别。
- 动态加载驱动：通过 bind/unbind 文件手动绑定设备与驱动。
- 电源管理：调整设备的电源状态（如 auto/on/suspend）。
总之，/sys/bus 是理解 Linux 设备模型和硬件管理的重要窗口，尤其在嵌入式或驱动开发中非常有用
二、创建自己的总线
源码程序
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/configfs.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/kobject.h>
#include <linux/device.h>
int mybus_match(struct device *dev, struct device_driver *drv)
{
printk("chufa mybus_match hanshu ");
return (strcmp(dev_name(dev), drv->name) == 0);
};
int mybus_probe(struct device *dev)
{
struct device_driver *drv = dev->driver;
if (drv->probe)
drv->probe(dev);
printk("chufa mybus_probe hanshu ");
return 0;
};
struct bus_type mybus = {
.name = "mybus",
.match = mybus_match,
.probe = mybus_probe,
};
// 模块的初始化函数
static int bus_init(void)
{
int ret;
ret = bus_register(&mybus);
return 0;
}
// 模块退出函数
static void bus_exit(void)
{
bus_unregister(&mybus);
}
module_init(bus_init); // 指定模块的初始化函数
module_exit(bus_exit); // 指定模块的退出函数
MODULE_LICENSE("GPL"); // 模块使用的许可证
MODULE_AUTHOR("fangchen"); // 模块的作者
程序结果
源码分析
函数 bus_register
直接看源码先 bus_register
/**
* bus_register - register a driver-core subsystem
* @bus: bus to register
*
* Once we have that, we register the bus with the kobject
* infrastructure, then register the children subsystems it has:
* the devices and drivers that belong to the subsystem.
*/
int bus_register(const struct bus_type *bus)
{
....
return retval;
}
这个结构体注释写得蛮好的，就是注册一个驱动核心的子系统。一旦注册那么设备和驱动会自动属于子系统。
bus_register 函数的主要功能是在内核中注册一个新的总线类型，使其成为设备驱动模型的一部分。注册后，该总线可以用于连接设备和驱动程序。
注册后主要结果
- 总线添加到系统：新的总线会被添加到内核的总线系统中，可以通过/sys/bus/目录看到新注册的总线。
- sysfs条目创建：
在/sys/bus/目录下创建以总线名称命名的新目录
在该目录下创建devices和drivers子目录
- 总线对象创建：内核会创建一个struct bus_type的实例，并将其加入到内核维护的总线列表中。
- 设备匹配机制就绪：总线注册成功后，可以开始处理设备与驱动程序的匹配操作。
- 热插拔支持：如果总线支持热插拔，相应的热插拔事件处理机制会被激活。
示例
成功注册后，你可以在/sys/bus/下看到类似的结构：
/sys/bus/your_bus_name/
├── devices
├── drivers
├── uevent
└── ...
总线注册是Linux设备模型中的关键步骤，它建立了设备与驱动程序交互的基础框架。
bus_type 结构体详解
bus_type 是 Linux 内核中用于表示总线类型的重要数据结构，定义在 <linux/device/bus.h> 头文件中。它是 Linux 设备模型的核心组成部分之一，用于管理总线、设备和驱动之间的关联。
结构体定义
struct bus_type {
const char *name;
const char *dev_name;
struct device *dev_root;
struct device_attribute *dev_attrs;
const struct attribute_group **bus_groups;
const struct attribute_group **dev_groups;
const struct attribute_group **drv_groups;
int (*match)(struct device *dev, struct device_driver *drv);
int (*uevent)(struct device *dev, struct kobj_uevent_env *env);
int (*probe)(struct device *dev);
int (*remove)(struct device *dev);
void (*shutdown)(struct device *dev);
int (*online)(struct device *dev);
int (*offline)(struct device *dev);
int (*suspend)(struct device *dev, pm_message_t state);
int (*resume)(struct device *dev);
const struct dev_pm_ops *pm;
struct subsys_private *p;
struct lock_class_key lock_key;
};
基本属性
- name: 总线的名称（如 “pci”、“usb”、“i2c” 等）
- dev_name: 用于在 devtmpfs 中创建的总线设备名称
核心回调函数
match:
- 当一个新设备或驱动被添加到总线时调用
- 用于确定驱动是否支持特定设备
- 返回非零表示匹配成功
uevent:
- 在为用户空间生成 uevent 时调用
- 用于添加特定总线的环境变量
probe:
- 当匹配设备和驱动后调用
- 执行设备初始化
remove:
- 当设备从总线移除时调用
- 执行清理工作
使用示例
static int my_bus_match(struct device *dev, struct device_driver *drv)
{
/* 实现匹配逻辑 */
return 1;
}
struct bus_type my_bus_type = {
.name = "mybus",
.match = my_bus_match,
.uevent = my_bus_uevent,
};
int __init my_bus_init(void)
{
int ret;
ret = bus_register(&my_bus_type);
if (ret)
return ret;
/* 其他初始化 */
return 0;
}
void __exit my_bus_exit(void)
{
bus_unregister(&my_bus_type);
}
module_init(my_bus_init);
module_exit(my_bus_exit);
小结
上面bus_register 和 bus_type 知识点分析以后，我们再看看我们的核心代码，一目了然：
- 就是bus_rester 注册了bus_type
- bus_type 声明了回调的match 和 probe 方法。一个用来判断设备名称和驱动名称是否一致来判断；如果成功才会回调 my_bus_probe 对应的probe 函数。
- mybus_probe 里面调用的是什么，调用了驱动层的probe 回调。 这不就是之前平台总线的知识点吗
int mybus_match(struct device *dev, struct device_driver *drv)
{
printk("chufa mybus_match hanshu ");
return (strcmp(dev_name(dev), drv->name) == 0);
};
int mybus_probe(struct device *dev)
{
struct device_driver *drv = dev->driver;
if (drv->probe)
drv->probe(dev);
printk("chufa mybus_probe hanshu ");
return 0;
};
struct bus_type mybus = {
.name = "mybus",
.match = mybus_match,
.probe = mybus_probe,
};
三、在总线目录下创建属性文件
源码程序
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/configfs.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/kobject.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/sysfs.h>
int mybus_match(struct device *dev, struct device_driver *drv)
{
// 检查设备名称和驱动程序名称是否匹配
return (strcmp(dev_name(dev), drv->name) == 0);
};
int mybus_probe(struct device *dev)
{
struct device_driver *drv = dev->driver;
if (drv->probe)
drv->probe(dev);
return 0;
};
struct bus_type mybus = {
.name = "mybus", // 总线的名称
.match = mybus_match, // 设备和驱动程序匹配的回调函数
.probe = mybus_probe, // 设备探测的回调函数
};
EXPORT_SYMBOL_GPL(mybus); // 导出总线符号
ssize_t mybus_show(struct bus_type *bus, char *buf)
{
// 在 sysfs 中显示总线的值
return sprintf(buf, "%s\n", "mybus_show");
};
struct bus_attribute mybus_attr = {
.attr = {
.name = "value", // 属性的名称
.mode = 0664, // 属性的访问权限
},
.show = mybus_show, // 属性的 show 回调函数
};
// 模块的初始化函数
static int bus_init(void)
{
int ret;
ret = bus_register(&mybus); // 注册总线
ret = bus_create_file(&mybus, &mybus_attr); // 在 sysfs 中创建属性文件
return 0;
}
// 模块退出函数
static void bus_exit(void)
{
bus_remove_file(&mybus, &mybus_attr); // 从 sysfs 中移除属性文件
bus_unregister(&mybus); // 取消注册总线
}
module_init(bus_init); // 指定模块的初始化函数
module_exit(bus_exit); // 指定模块的退出函数
MODULE_LICENSE("GPL"); // 模块使用的许可证
MODULE_AUTHOR("fangchen"); // 模块的作者
源码结果
和上面创建bus 源码对比如下：就是多了一个创建属性的操作 bus_create_file
源码分析-bus_create_file
bus_create_file 是 Linux 内核中与设备模型和 sysfs 文件系统相关的函数，通常用于在 sysfs 中为总线类型创建属性文件。以下是对该函数的分析：
相关数据结构- bus_type 、 bus_attribute
struct bus_type：表示内核中的总线类型
struct bus_type {
const char *name;
struct bus_attribute *bus_attrs;
// ... 其他成员
struct subsys_private *p;
};
struct bus_attribute：总线属性结构
struct bus_attribute {
struct attribute attr;
ssize_t (*show)(struct bus_type *bus, char *buf);
ssize_t (*store)(struct bus_type *bus, const char *buf, size_t count);
};
使用示例
static ssize_t my_bus_attr_show(struct bus_type *bus, char *buf)
{
return sprintf(buf, "%s\n", "Hello from bus attribute");
}
static BUS_ATTR(my_attribute, 0444, my_bus_attr_show, NULL);
// 在总线初始化代码中
bus_create_file(&my_bus_type, &bus_attr_my_attribute);
总结
- 总线bus 相关最基础知识了解
- 创建总线、创建总线下的属性并读写知识点了解
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