怎么解析Linux設備和驅動的相遇

本篇文章為大家展示了怎么解析Linux設備和驅動的相遇，內容簡明扼要并且容易理解，絕對能使你眼前一亮，通過這篇文章的詳細介紹希望你能有所收獲。

一個開發(fā)板

這一節(jié)結合設備信息集合的詳細講解來認識一下設備和驅動是如何綁定的。所謂設備信息集合，就是根據(jù)不同的外設尋找各自的外設信息，我們知道一個完整的開發(fā)板有  CPU 和各種控制器(如 I2C 控制器、SPI 控制器、DMA 控制器等)，CPU 和控制器可以統(tǒng)稱為 SOC，除此之外還有各種外設 IP，如  LCD、HDMI、SD、CAMERA 等，如下圖：

我們看到一個開發(fā)板有很多的設備，這些設備是如何一層一層展開的呢?設備和驅動又是如何綁定的呢?我們帶著這些疑問進入本節(jié)的主題。

各級設備的展開

內核啟動的時候是一層一層展開地去尋找設備，設備樹之所以叫設備樹也是因為設備在內核中的結構就像樹一樣，從根部一層一層的向外展開，為了更形象的理解來看一張圖：

大的圓圈中就是我們常說的 soc，里面包括 CPU 和各種控制器 A、B、I2C、SPI，soc 外面接了外設 E 和 F。IP 外設有具體的總線，如  I2C 總線、SPI 總線，對應的 I2C 設備和 SPI 設備就掛在各自的總線上，但是在 soc 內部只有系統(tǒng)總線，是沒有具體總線的。

第一節(jié)中講了總線、設備和驅動模型的原理，即任何驅動都是通過對應的總線和設備發(fā)生聯(lián)系的，故雖然 soc 內部沒有具體的總線，但是內核通過 platform  這條虛擬總線，把控制器一個一個找到，一樣遵循了內核高內聚、低耦合的設計理念。下面我們按照 platform 設備、i2c 設備、spi  設備的順序探究設備是如何一層一層展開的。

1.展開 platform 設備

上圖中可以看到紅色字體標注的 simple-bus，這些就是連接各類控制器的總線，在內核里即為 platform 總線，掛載的設備為 platform  設備。下面看下 platform 設備是如何展開的。

還記得上一節(jié)講到在內核初始化的時候有一個叫做 init_machine()  的回調函數(shù)嗎?如果你在板級文件里注冊了這個函數(shù)，那么在系統(tǒng)啟動的時候這個函數(shù)會被調用，如果沒有定義，則會通過調用 of_platform_populate()  來展開掛在“simple-bus”下的設備，如圖(分別位于  kernel/arch/arm/kernel/setup.c，kernel/drivers/of/platform.c)：

這樣就把 simple-bus 下面的節(jié)點一個一個的展開為 platform 設備。

2.展開 i2c 設備

有經(jīng)驗的小伙伴知道在寫 i2c 控制器的時候肯定會調用 i2c_register_adapter()  函數(shù)，該函數(shù)的實現(xiàn)如下(kernel/drivers/i2c/i2c-core.c)：

注冊函數(shù)的最后有一個函數(shù) of_i2c_register_devices(adap)，實現(xiàn)如下：

of_i2c_register_devices()函數(shù)中會遍歷控制器下的節(jié)點，然后通過of_i2c_register_device()函數(shù)把 i2c  控制器下的設備注冊進去。

3.展開 spi 設備

spi 設備的注冊和 i2c 設備一樣，在 spi 控制器下遍歷 spi 節(jié)點下的設備，然后通過相應的注冊函數(shù)進行注冊，只是和 i2c 注冊的 api  接口不一樣，下面看一下具體的代碼(kernel/drivers/spi/spi.c)：

當通過 spi_register_master 注冊 spi 控制器的時候會通過 of_register_spi_devices 來遍歷 spi  總線下的設備，從而注冊。這樣就完成了 spi 設備的注冊。

各級設備的展開

學到這里相信應該了解設備的硬件信息是從設備樹里獲取的，如寄存器地址、中斷號、時鐘等等。接下來我們一起看下這些信息在設備樹里是怎么記錄的，為下一節(jié)動手定制開發(fā)板做好準備。

1.reg 寄存器

我們先看設備樹里的 soc  描述信息，紅色標注的代表著寄存器地址用幾個數(shù)據(jù)量來表述，綠色標注的代表著寄存器空間大小用幾個數(shù)據(jù)量來表述。圖中的含義是中斷控制器的基地址是  0xfec00000，空間大小是 0x1000。如果 address-cells 的值是 2 的話表示需要兩個數(shù)量級來表示基地址，比如寄存器是 64  位的話就需要兩個數(shù)量級來表示，每個代表著 32 位的數(shù)。

2.ranges 取值范圍

ranges 代表了 local 地址向 parent 地址的轉換，如果 ranges 為空的話代表著與 cpu 是 1:1 的映射關系，如果沒有  range 的話表示不是內存區(qū)域。

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