Linux设备驱动总线模型简介

前言：

本篇blog主要是整理了一下总线，驱动，设备之间的关系概述。

一、总线、驱动、设备

     1.1 设备模型提供了一个独立的机制专门来表示设备，并描述其在系统中的拓扑结构

     1.2 在2.4内核中，设备的信息放在/proc中，在2.6内核以后，把设备相关的信息归类在新增加sysfs文件系统，并将它挂载到/sys目录中，把设备信息归类的同时，让用户可以通过用户空间访问。

简单介绍一些sys中的目录：

       block：用于管理块设备，系统中的每一个块设备会在该目录下对应一个子目录。

bus：用于管理总线，每注册一条总线，在该目录下有一个对应的子目录。

                其中，每个总线子目录下会有两个子目录：devices和drivers。

        devices包含系统中所有属于该总线的的设备。

        class：将系统中的设备按功能分类。

        dev：该目录包含已注册的设备号（设备节点)的视图，包括char和block

        kernel：内核中的相关参数。

        module：内核中的模块信息。

        fireware：内核中的固件信息。

Fs：描述内核中的文件系统。

         

           sys中的其他目录都是将devvice目录下的数据加以转换加工而得，通过/sys中信息，内核就能方便对设备进行管理

 1.3   总线 是处理器和设备之间的通道，在设备模型中，所有的设备都通过总线相连，以总线来管理设备和驱动函数。

          总线用bus_type结构表示

struct bus_type {

const char *name; // 总线名

struct bus_attribute *bus_attrs; // 总线属性

struct device_attribute *dev_attrs;

struct driver_attribute *drv_attrs;

int (*match)(struct device *dev, struct device_driver *drv); // 匹配方法

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 (*suspend)(struct device *dev, pm_message_t state);

int (*resume)(struct device *dev);

const struct dev_pm_ops *pm;

struct subsys_private *p;

};

总线的注册和注销：

int bus_register(struct bus_type *bus);

void bus_unregister(struct bus_type *bus);

1.4，设备：在最底层，linux系统中每个设备都用一个struct device结构体来表示

struct device {

struct device *parent; // 当前设备的父类

struct device_private *p;

struct kobject kobj;

const char *init_name; /* initial name of the device 设备名*/

const struct device_type *type;

struct mutex mutex;

struct bus_type *bus; /* type of bus device is on 设备所在的总线*//

struct device_driver *driver; /* which driver has allocated this device ，该对象中包含操作设备的的方法*/

void *platform_data; /* Platform specific data, device core doesn't touch it，私有平台数据，给用户使用 */

struct dev_pm_info power;

struct dev_power_domain *pwr_domain;

/* arch specific additions */

struct dev_archdata archdata;

struct device_node *of_node; /* associated device tree node */

dev_t devt; /* dev_t, creates the sysfs "dev" */

spinlock_t devres_lock;

struct list_head devres_head;

struct klist_node knode_class;

struct class *class;

const struct attribute_group **groups; /* optional groups */

void (*release)(struct device *dev); //当设备的最后一个引用被删除时，调用该函数

};

设备的注册和注销：

int device_register(struct device *dev)

void device_unregister(struct device *dev)

1.5   驱动 其实就是我们平常写的用于驱动设备的代码，里面就已经包含了驱动对象，设备模型跟踪所有系统所知道的设备。进行跟踪的主要原因是让驱动程序协调与设备之间的关系

struct device_driver {

const char *name; // 驱动名字

struct bus_type *bus; // 所属总线

struct module *owner;

const char *mod_name; /* used for built-in modules */

bool suppress_bind_attrs; /* disables bind/unbind via sysfs */

const struct of_device_id *of_match_table;// 设备id表，表示该驱动支持哪些型号的设备

int (*probe) (struct device *dev); // 当设备和驱动匹配的时候执行的方法

int (*remove) (struct device *dev);

void (*shutdown) (struct device *dev);

int (*suspend) (struct device *dev, pm_message_t state);

int (*resume) (struct device *dev);

const struct attribute_group **groups;

const struct dev_pm_ops *pm;

struct driver_private *p;

};

驱动的注册和注销：

int driver_register(struct device_driver *drv)；

void driver_unregister(struct device_driver *drv)

总结：总线的成功注册后会在/sys/bus目录下创建相应的目录。

设备的成功注册后会在/sys/device目录下创建相应的目录，如果指定总线，会在指定总线目录/sys/bus/xx/device下创建一个指向/sys/device目录的软连接。

驱动函数的注册会在/sys/bus/xx/driver目录下创建相应的目录。

二、配对函数(match)、探测函数(probe)和卸载函数(remove)

1.  int (*match)(struct device *dev, struct device_driver *drv);--总线bus

当总线上添加了新设备或者新驱动函数的时候，内核会调用一次或者多次这个函数。
如果现在添加了一个新的驱动(driver)，内核就会调用所属总线(bus)的match函数，配对总线上所有的设备(device)，如果驱动能够对应处理其中一个设备，函数返回1，告诉内核配对成功。
一般的，match函数是判断设备的结构体成员device->bus_id和驱动函数的结构体成员device_driver->name是否一致，如果一致，那就表明配对成功。

2，int (*probe)(struct device *dev);---- 驱动driver
当配对(match)成功后，内核就会调用指定驱动中的probe函数来查询设备能否被该驱动操作，如果可以，驱动就会对该设备进行相应的操作，如初始化。所以说，真正的驱动函数入口是在probe函数中。

3， int (*remove) (struct device *dev); ---驱动driver
当设备从总线中移除时，内核会调用驱动函数中的remove函数调用，进行一些设备卸载相应的操作