八、device_add
强烈建议阅读原文：https://blog.csdn.net/qq_20678703/article/details/52841706
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1.总体框架
linux设备模型：设备device，驱动driver，总线bus。
设备代表物理设备，驱动代表了设备操作方法，bus则是用来管理和匹配它们。
device和driver里面都有一个成员变量bus，表示它们归哪个总线管理；
bus里面则有两个链表，device链表和driver链表。
当有新的设备加入的时候，就会将它加入它对应的bus的device链表，然后在它的驱动链表中寻找是否有驱动driver和该device匹配成功，如果匹配成功设备就可以正常使用了，否则，不好意思继续等待。
当有新的驱动加入的时候，就会将它加入它对应的bus的driver链表，然后在它的设备链表中寻找是否有设备device和该driver匹配成功，如果成功设备就可以正常使用了。
device_add就是将设备加入到Linux设备模型的关键，它的内部将找到它的bus，然后让它的bus给它找到它的driver，其调用顺序为：
platform_driver_register(&csid_driver);
driver_sysfs_add
2.1 device_add
[cpp] view plain copy
int device_add(struct device *dev)
dev = get_device(dev);//增加该设备的引用计数 到底还是增加dev->kobj->kref的计数
if (!dev->p) {
error = device_private_init(dev);//初始化设备的私有成员p
if (error)
goto done;
}
if (dev->init_name) {
dev_set_name(dev, "%s", dev->init_name);//初始化设备内部的dev->kobj->name 的名字
dev->init_name = NULL;
}
if (!dev_name(dev) && dev->bus && dev->bus->dev_name)
dev_set_name(dev, "%s%u", dev->bus->dev_name, dev->id);//使用bus以及设备id来初始化设备内部kobject名字,一般dev->init_name
//设置成功后，dev_name(dev)返回dev->kobj->name，if条件不成立，不执行
if (!dev_name(dev)) {//获得设备的名字
error = -EINVAL;
goto name_error;
}
parent = get_device(dev->parent);增加设备父设备并增加父设备引用计数 ，例如：csid的设备节点节v4l-subdev4的父设备是fd8c0000.qcom,msm-cam
kobj = get_device_parent(dev, parent); 这步非常重要 获取v4l-subdev4设备目录的父目录是video4linux，video4linux的父目录是fd8c0000.qcom,msm-cam
if (kobj)
dev->kobj.parent = kobj;//在kobject层实现设备父子关系
if (parent)
set_dev_node(dev, dev_to_node(parent)); //设置该设备节点为-1，一般未注册前默认为-1
error = kobject_add(&dev->kobj, dev->kobj.parent, NULL);//把内嵌的kobject注册到设备模型中将设备加入到kobject模型中，创建sys相关目录 ，目录名字为kobj->name
/* notify platform of device entry */
if (platform_notify)
platform_notify(dev);
error = device_create_file(dev, &uevent_attr);//创建sys目录下设备的uevent属性文件，通过它可以查看设备的uevent事件 在driver_register中已经分析，主要是在/sys/devices/.../中添加dev的uevent属性文件
if (MAJOR(dev->devt)) { //如果定义了devt，则产生dev属性,并在/dev目录下产生设备节点文件
error = device_create_file(dev, &devt_attr);//创建sys目录下设备的设备号属性，即major和minor /主要是在sys/devices/...中添加dev属性文件
error = device_create_sys_dev_entry(dev); //在/sys/dev/char/或者/sys/dev/block/创建devt的属性的连接文件,形如10:45,由主设备号和次设备号构成,指向/sys/devices/.../的具体设备目录,该链接文件只具备读属性，显示主设备号：次设备号，如10:45,用户空间udev相应uevent事件时，将根据设备号在/dev下创建节点文件
devtmpfs_create_node(dev);
}
error = device_add_class_symlinks(dev); //创建类符号链接//相互创建dev和class之间的链接文件
r = device_add_attrs(dev);//创建sys目录下设备其他属性文件 //添加设备属性文件
error = bus_add_device(dev);//将设备加入到管理它的bus总线的设备连表上 创建subsystem链接文件，链接class下的具体的子系统文件夹
error = dpm_sysfs_add(dev);//电源管理相关
添加设备的电源管理属性，截止这里，我们的/sys/devices/.../具体设备目录下至少生成有以下四个属性文件：uevent，dev，subsystem,power,你找到了吗？
device_pm_add(dev); //添加设备到激活设备列表中，用于电源管理
/* Notify clients of device addition. This call must come
* after dpm_sysfs_add() and before kobject_uevent().
*/
if (dev->bus)
blocking_notifier_call_chain(&dev->bus->p->bus_notifier,BUS_NOTIFY_ADD_DEVICE, dev);//通知注册监听该总线的设备，有新设备加入
执行bus通知链上的注册函数，由设备注册上来
kobject_uevent(&dev->kobj, KOBJ_ADD);//产生一个内核uevent事件，该事件可以被内核以及应用层捕获，属于linux设备模型中热插拔机制
//产生一个KOBJ_ADD的uevent事件，通过netlink机制和用户空间通信，这个driver_register中已经分析过了
bus_probe_device(dev);//------------给设备探测相应的驱动开始寻找设备所对应的驱动------------ 去bus上找dev对应的drv,主要执行__device_attach,主要进行match,sys_add,执行probe函数和绑定等操作
if (parent)
klist_add_tail(&dev->p->knode_parent, &parent->p->klist_children);////把设备添加到父设备的children列表中
建立设备与总线间的父子关系， 如果设备有父设备，将它加入parent的子设备链中 */
if (dev->class) {//如果设备的属于某个设备类，比如Mass storage，HID等等
mutex_lock(&dev->class->p->mutex); 如果改dev有所属类，则将dev的添加到类的设备列表里面
/* tie the class to the device */
klist_add_tail(&dev->knode_class,&dev->class->p->klist_devices);//将设备挂接在其设备类上面，把设备添加到class的设备链表中，完成关联
/* notify any interfaces that the device is here */
list_for_each_entry(class_intf,&dev->class->p->interfaces, node)
if (class_intf->add_dev)
class_intf->add_dev(dev, class_intf);//通知有新设备加入 ，//执行改dev的class_intf->add_dev(),这个有个好处，就是只有设备匹配注册成功了，才进行其它的注册工作(如字符设备的注册，生成/dev/***节点文件)以及部分初始化工作。
mutex_unlock(&dev->class->p->mutex);
}
device_add创建的文件如下：
bus_add_device()
[cpp] view plain copy
int bus_add_device(struct device *dev)
{
/* 引用计数加一 */
struct bus_type *bus =bus_get(dev->bus);
if (bus) {
/* 创建相应的属性文件 */
error = device_add_attrs(bus,dev);
/* 在sys/bus/总线类型/devices/dev_name()dev 在devices目录下创建名字为devname（d）
指向sys/devices/相同设备名字的 符号链接*/
error =sysfs_create_link(&bus->p->devices_kset->kobj,
&dev->kobj,dev_name(dev));
/* 在sys/devices/设备名字/目录下创建目录名字为 subsystem 并且指向在sys/bus/总线类型/devices/
de符号链接*/
error =sysfs_create_link(&dev->kobj,
&dev->bus->p->subsys.kobj,"subsystem");
/* 把设备加入到总线的设备链中，这步才是重点*/
klist_add_tail(&dev->p->knode_bus,&bus->p->klist_devices);
}
}
2.2 bus_probe_device
[cpp] view plain copy
//为设备找到一个驱动
void bus_probe_device(struct device *dev)
{
struct bus_type *bus = dev->bus;//获得设备的隶属的总线，该值在设备初始化时设置
struct subsys_interface *sif;
int ret;
if (!bus)
return;
if (bus->p->drivers_autoprobe) {
ret = device_attach(dev);//-------尝试为该设备找一个driver-------
WARN_ON(ret < 0);
}
mutex_lock(&bus->p->mutex);
list_for_each_entry(sif, &bus->p->interfaces, node)
if (sif->add_dev)
sif->add_dev(dev, sif);
mutex_unlock(&bus->p->mutex);
}
2.3 device_attach
[cpp] view plain copy
/**
* device_attach - 尝试为设备寻找到一个驱动
*遍历设备隶属的总线上所有的driver，然后调用driver_probe_device匹配设备和驱动，成功就结束循环退出
*成功返回值为1，失败为0，-ENODEV表示设备没有被注册
*/
int device_attach(struct device *dev)
{
int ret = 0;
device_lock(dev);
if (dev->driver) {//如果设备已经有驱动 ,如果设备已经依附于某个驱动，进行绑定
if (klist_node_attached(&dev->p->knode_driver)) {
ret = 1;
goto out_unlock;
}
ret = device_bind_driver(dev); 如果设备已经依附于某个驱动，进行绑定
if (ret == 0)
ret = 1;
else {
dev->driver = NULL;
ret = 0;
}
} else {//设备没有驱动
pm_runtime_get_noresume(dev);
ret = bus_for_each_drv(dev->bus, NULL, dev, __device_attach);-------遍历总线上的driver链表-------
pm_runtime_put_sync(dev);
}
out_unlock:
device_unlock(dev);
return ret;
}
2.4 bus_for_each_drv
[cpp] view plain copy
/**
* bus_for_each_drv - driver迭代器
* @bus: 设备隶属的总线
* @start: 迭代器轮训的起始元素
* @data: 传递给回调函数的参数
* @fn: 回调函数
*/
int bus_for_each_drv(struct bus_type *bus, struct device_driver *start,
void *data, int (*fn)(struct device_driver *, void *))
{
struct klist_iter i;
struct device_driver *drv;
int error = 0;
if (!bus)
return -EINVAL;
klist_iter_init_node(&bus->p->klist_drivers, &i,start ? &start->p->knode_bus : NULL);
while ((drv = next_driver(&i)) && !error)
error = fn(drv, data);//-------对于总线中的每个driver调用fn函数进行匹配，fn为__device_attach-------
klist_iter_exit(&i);
return error;
}
__device_attach()->driver_probe_device()->really_probe()->bus->probe()->drv->probe() 总线中定义的probe函数会优先执行，如果总线中没有定义probe才会执行驱动中定义的probe
2.5 __device_attach
[cpp] view plain copy
static int __device_attach(struct device_driver *drv, void *data)
{
struct device *dev = data;
if (!driver_match_device(drv, dev))//设备和驱动是否匹配函数，成功就继续下面，否则退出,将调用总线的match函数进行匹配
return 0;
return driver_probe_device(drv, dev);//-------设备和驱动匹配成功，调用probe函数-------
}-
2.6 driver_probe_device
[cpp] view plain copy
int driver_probe_device(struct device_driver *drv, struct device *dev)
{
int ret = 0;
if (!device_is_registered(dev))//如果设备已经被注册过了，直接退出
return -ENODEV;
pr_debug("bus: '%s': %s: matched device %s with driver %s\n",
drv->bus->name, __func__, dev_name(dev), drv->name);
pm_runtime_get_noresume(dev);
pm_runtime_barrier(dev);
ret = really_probe(dev, drv);//-------继续调用really_probe函数-------
pm_runtime_put_sync(dev);
return ret;
}
2.7 really_probe
[cpp] view plain copy
static int really_probe(struct device *dev, struct device_driver *drv)
{
int ret = 0;
atomic_inc(&probe_count);
pr_debug("bus: '%s': %s: probing driver %s with device %s\n",
drv->bus->name, __func__, drv->name, dev_name(dev));
WARN_ON(!list_empty(&dev->devres_head));
dev->driver = drv;//匹配好后，将驱动信息记录到设备内部
if (driver_sysfs_add(dev)) {
printk(KERN_ERR "%s: driver_sysfs_add(%s) failed\n",
__func__, dev_name(dev));
goto probe_failed;
}
if (dev->bus->probe) {//如果总线存在probe函数，则调用总线的probe函数
ret = dev->bus->probe(dev);
if (ret)
goto probe_failed;
} else if (drv->probe) {
ret = drv->probe(dev);//如果总线中没有probe函数，则调用驱动的probe函数
if (ret)
goto probe_failed;
}
driver_bound(dev);//将设备加入到驱动支持的设备链表中，一个设备需要一个驱动，一个驱动支持多个设备
ret = 1;
atomic_dec(&probe_count);
wake_up(&probe_waitqueue);
return ret;
}
在驱动或者总线的probe函数中，一般会在/dev/目录先创建相应的设备节点，这样应用程序就可以通过该设备节点来使用设备了。