一、粉絲提問

i2c的設備樹和驅動是如何匹配以及何時調用probe的？粉絲手里的I2C外設是ov5640，一個攝像頭。粉絲提問，一口君必須安排。

二、問題分析

設備樹信息如下：

ov5640： ov5640＠3c ｛
compatible ＝ ＂ovti，ov5640＂；
reg ＝ ＜0x3c＞；
pinctrl－names ＝ ＂default＂；
pinctrl－0 ＝ ＜＆pinctrl＿csi1
＆csi＿pwn＿rst＞；
clocks ＝ ＜＆clks IMX6UL＿CLK＿CSI＞；
clock－names ＝ ＂csi＿mclk＂；
pwn－gpios ＝ ＜＆gpio1 4 1＞；
rst－gpios ＝ ＜＆gpio1 2 0＞；
csi＿id ＝ ＜0＞；
mclk ＝ ＜24000000＞；
mclk＿source ＝ ＜0＞；
status ＝ ＂okay＂；
port ｛
ov5640＿ep： endpoint ｛
remote－endpoint ＝ ＜＆csi1＿ep＞；
｝；
｝；
｝；

驅動最重要的結構體如下：

ov5640＿i2c＿driver

要搞懂這個問題，我們需要有一些基礎知識：

1．內核如何維護i2c總線

Linux內核維護很多總線，platform、usb、i2c、spi、pci等等，這個總線的架構在內核中都支持的很完善，內核通過以下結構體來維護總線：

struct bus＿type ｛
const char ＊name；
const char ＊dev＿name；
struct device ＊dev＿root；
struct device＿attribute ＊dev＿attrs； use dev＿groups instead
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 iommu＿ops ＊iommu＿ops；
struct subsys＿private ＊p；
struct lock＿class＿key lock＿key；
｝；

i2c對應總線結構體變量為i2c＿bus＿type，定義如下：

drivers／i2c／I2c－core．c
struct bus＿type i2c＿bus＿type ＝ ｛
．name ＝ ＂i2c＂，
．match ＝ i2c＿device＿match，
．probe ＝ i2c＿device＿probe，
．remove ＝ i2c＿device＿remove，
．shutdown ＝ i2c＿device＿shutdown，
．pm ＝ ＆i2c＿device＿pm＿ops，
｝；

其中：

i2c＿device＿match（），匹配總線維護的驅動鏈表和設備信息鏈表，如果其中名字完全相同，則返回true，否則false；i2c＿device＿probe（），當我們注冊一個i2c＿drive或者i2c＿client結構體時，會從對應的鏈表中查找節點，并通過i2c＿device＿match函數比較，如果匹配成功，則調用i2c＿drive中定義的probe函數，即ov5640的ov5640＿probe（）函數；remove：如果卸載i2c＿drive或者i2c＿client結構體，會調用該函數卸載對應的資源；shutdown、pm是電源管理的接口，在此不討論。

該結構體變量在函數i2c＿init（）中初始化：

static int ＿＿init i2c＿init（void）
｛
…………
retval ＝ bus＿register（＆i2c＿bus＿type）；
…………
｝

i2c架構是通用架構，可支持多種不同的i2c控制器驅動。

2． i2c架構如何如何管理硬件信息和驅動？

不論哪一種總線，一定會維護兩個鏈表，一個是驅動鏈表，一個是硬件信息鏈表。鏈表如下：

i2c總線的兩個節點信息如下：

「struct i2c＿driver」

struct i2c＿driver ｛
unsigned int class；
Notifies the driver that a new bus has appeared． You should avoid
＊ using this， it will be removed in a near future．

int （＊attach＿adapter）（struct i2c＿adapter ＊） ＿＿deprecated；
Standard driver model interfaces
int （＊probe）（struct i2c＿client ＊， const struct i2c＿device＿id ＊）；
int （＊remove）（struct i2c＿client ＊）；
driver model interfaces that don＇t relate to enumeration
void （＊shutdown）（struct i2c＿client ＊）；
int （＊suspend）（struct i2c＿client ＊， pm＿message＿t mesg）；
int （＊resume）（struct i2c＿client ＊）；
Alert callback， for example for the SMBus alert protocol．
＊ The format and meaning of the data value depends on the protocol．
＊ For the SMBus alert protocol， there is a single bit of data passed
＊ as the alert response＇s low bit （＂event flag＂）．

void （＊alert）（struct i2c＿client ＊， unsigned int data）；
a ioctl like command that can be used to perform specific functions
＊ with the device．

int （＊command）（struct i2c＿client ＊client， unsigned int cmd， void ＊arg）；
struct device＿driver driver；
const struct i2c＿device＿id ＊id＿table；
Device detection callback for automatic device creation
int （＊detect）（struct i2c＿client ＊， struct i2c＿board＿info ＊）；
const unsigned short ＊address＿list；
struct list＿head clients；
｝；
當總線匹配驅動和硬件信息成功后就會調用其中的probe（）函數；struct device＿driver driver，內核中注冊的驅動模塊，必須包含該類型的結構體成員。

「struct i2c＿client」

成員含義unsigned short flags從設備地址長度unsigned short addr從設備地址char name［I2C＿NAME＿SIZE］從設備地址名稱struct i2c＿adapter ＊adapter從設備地址對應的控制器驅動地址struct device dev注冊到內核的每一個設備模塊都需要先定義一個該結構體變量，對應struct device＿driver driverint irq從設備地址往往會有一根中斷線連接到SOC的中斷控制器struct list＿head detected鏈表3． i2c＿driver和i2c＿client1） i2c＿driver如何注冊

i2c＿driver結構需要我們自己定義，然后通過函數i2c＿register＿driver（）注冊，將該結構體變量注冊到i2c＿driver鏈表，同時從i2c＿client鏈表中查找是否有匹配的節點：

設備樹情況下，會比較i2c＿drive－＞driver－＞of＿match＿table－＞compatible和i2c＿client－＞name，對應例子中的of＿ov5640＿id：

非設備樹比較i2c＿drive－＞id＿table－＞name和i2c＿client－＞name，對應例子中的ov5640＿id：

代碼中并沒有直接調用函數i2c＿register＿driver（）注冊，而是使用了下面的這個宏：

該宏定義如下：

include／linux／I2c．h

該宏其實自動幫我生成了insmod和rmmod會用到宏module＿init和module＿exit，以及注冊和注銷i2c＿driver結構體的代碼。

如果看不明白宏，可以編寫測試文件：test．c

＃define module＿i2c＿driver（＿＿i2c＿driver）
module＿driver（＿＿i2c＿driver， i2c＿add＿driver，
i2c＿del＿driver）

＃define module＿driver（＿＿driver， ＿＿register， ＿＿unregister， ．．．）
static int ＿＿init ＿＿driver＃＃＿init（void）
｛
return ＿＿register（＆（＿＿driver） ， ＃＃＿＿VA＿ARGS＿＿）；
｝
module＿init（＿＿driver＃＃＿init）；
static void ＿＿exit ＿＿driver＃＃＿exit（void）
｛
＿＿unregister（＆（＿＿driver） ， ＃＃＿＿VA＿ARGS＿＿）；
｝
module＿exit（＿＿driver＃＃＿exit）；
module＿i2c＿drive（ov5640＿i2c＿driver）；

預編譯：

gcc －E test．c

得到宏替換后的結果：

static int ＿＿init ov5640＿i2c＿driver＿init（void）
｛
return i2c＿add＿driver（＆（ov5640＿i2c＿driver））；
｝
module＿init（ov5640＿i2c＿driver＿init）；
static void ＿＿exit ov5640＿i2c＿driver＿exit（void）
｛
i2c＿del＿driver（＆（ov5640＿i2c＿driver））；
｝
module＿exit（ov5640＿i2c＿driver＿exit）；；

內核中有大量的高效簡潔的宏定義，Linux內核就是個寶庫，里面有大量的優秀的代碼，想提高自己的編程能力，就一定要多看代碼，代碼讀百遍，其義自見。

一口君認為，如果Linux代碼都看不太明白，就不要自稱精通C語言，充其量是會用C語言。

2）i2c＿client如何生成（只討論有設備樹的情況）

在有設備樹的情況下，i2c＿client的生成是要在控制器驅動adapter注冊情況下從設備樹中枚舉出來的。

i2c控制器有很多種，不同的廠家都會設計自己特有的i2c控制器，但是不論哪一個控制器，最終都會調用i2c＿register＿adapter（）注冊控制器驅動。

i2c＿client生成流程如下：

i2c＿client三、 i2c的設備樹和驅動是如何匹配以及何時調用probe？1． i2c的設備樹和驅動是如何match，何時調用probe？

從第二章第3節可知，驅動程序中 module＿i2c＿drive（）這個宏其實最終是調用 i2c＿add＿driver（＆（ov5640＿i2c＿driver））；注冊ov5640＿i2c＿driver結構體；當我們insmod加載驅動模塊文件時，會調用i2c＿add＿driver（）。

該函數定義如下：

＃define i2c＿add＿driver（driver）
i2c＿register＿driver（THIS＿MODULE， driver）

下面我們來追蹤i2c＿register＿driver（）這個函數：

其中drv－＞bus就是我們之前所說的i2c＿bus＿type，上圖中，分別調用了．match、．probe：

struct bus＿type i2c＿bus＿type ＝ ｛
．name ＝ ＂i2c＂，
．match ＝ i2c＿device＿match，
．probe ＝ i2c＿device＿probe，
．remove ＝ i2c＿device＿remove，
．shutdown ＝ i2c＿device＿shutdown，
．pm ＝ ＆i2c＿device＿pm＿ops，
｝；

下面我們來追一追這兩個函數

2． i2c＿device＿match（）

i2c＿device＿match3． i2c＿device＿probe

如下圖所示，通過driver－＞probe（）調用到我們定義的struct i2c＿driver ov5640＿i2c＿driver結構體變量中的ov5640＿probe（）函數：

i2c＿device＿probe

【注意】內核代碼中大量使用到driver ＝ to＿i2c＿driver（dev－＞driver）；通過通用的結構體變量成員struct device＿driver ＊driver來查找自己注冊的xx＿driver地址。