i2c驱动之设备模型建立

一：设备模型建立流程图

 

二：重要函数分析

（1）新适配器加入内核：

 

int i2c_add_numbered_adapter(struct i2c_adapter *adap)
{
 int id;
 int status;

 if (adap->nr & ~MAX_ID_MASK)
  return -EINVAL;

retry://为i2c_adapter_idr分配内存
 if (idr_pre_get(&i2c_adapter_idr, GFP_KERNEL) == 0)
  return -ENOMEM;

 mutex_lock(&core_lock);
 /* "above" here means "above or equal to", sigh;
  * we need the "equal to" result to force the result
  *///让指针adap关联一个ID，这个ID值从adap->nr开始
 status = idr_get_new_above(&i2c_adapter_idr, adap, adap->nr, &id);
 if (status == 0 && id != adap->nr) {
  status = -EBUSY;//分配的ID值必须与adap->nr相等
  idr_remove(&i2c_adapter_idr, id);
 }
 mutex_unlock(&core_lock);
 if (status == -EAGAIN)
  goto retry;

 if (status == 0)//表示ID分配成功。
  status = i2c_register_adapter(adap);//注册一个适配器。
 return status;
}

 

static int i2c_register_adapter(struct i2c_adapter *adap)
{
 int res = 0, dummy;

 /* Can't register until after driver model init */
 if (unlikely(WARN_ON(!i2c_bus_type.p)))
  return -EAGAIN;

 mutex_init(&adap->bus_lock);
 mutex_init(&adap->clist_lock);
 INIT_LIST_HEAD(&adap->clients);

 mutex_lock(&core_lock);

 /* Add the adapter to the driver core.
  * If the parent pointer is not set up,
  * we add this adapter to the host bus.
  */
 if (adap->dev.parent == NULL) {
  adap->dev.parent = &platform_bus;
  pr_debug("I2C adapter driver [%s] forgot to specify "
    "physical device\n", adap->name);
 }

 /* Set default timeout to 1 second if not already set */
 if (adap->timeout == 0)
  adap->timeout = HZ;
//设置适配器的名
 dev_set_name(&adap->dev, "i2c-%d", adap->nr);
 adap->dev.release = &i2c_adapter_dev_release;
 ////将适配器设备归类，在驱动注册的时候会根据这个类找寻
 //这个类中匹配的适配器。
 //这个类表示该设备是一个适配器，而adap->class表示该设备支持的设备类型
 adap->dev.class = &i2c_adapter_class;
 res = device_register(&adap->dev);//注册该设备
 //到此适配器设备已被完全注册到了内核。
 if (res)
  goto out_list;

 dev_dbg(&adap->dev, "adapter [%s] registered\n", adap->name);

 /* create pre-declared device nodes for new-style drivers */
 /*
 结构体board_info包含了一些平台信息，和I2C设备地址。该结构
 由函数i2c_register_board_info()加到链表__i2c_board_list上。
 函数i2c_scan_static_board_info在该链表上找一个满足这样条件的
 devinfo->busnum == adapter->nr的结构体，然后根据board_info中的
 client->flags = info->flags;
 client->addr = info->addr;
 client->irq = info->irq;
  注册一个client（它代表一个具体的设备），并且
  client->dev.parent = &client->adapter->dev;最终将将client->dev
  挂到链表adapter->dev->p->klist_children上。
  函数device_for_each_child就是根据该链表来找出适配器上的每一个client的。
 */
 if (adap->nr < __i2c_first_dynamic_bus_num)
  i2c_scan_static_board_info(adap);

 /* Notify drivers */
/*
寻找每一个总线类型为i2c_bus_type的驱动，这些驱动都被包装为i2c_driver.
如果驱动类型i2c_driver->class和适配器类型adapter->class匹配，并且
驱动支持的设备地址driver->address_data在适配器中没有被占用。就会根据
这个地址注册一个client挂到这个适配器上。

另一个任务是调用函数driver->attach_adapter，注册一个有设备号的设备
并将这个适配器与这个设备关联。该driver是i2c_driver并不是所有的driver
都有为一个适配器创建设备节点的能力即有函数driver->attach_adapter。。。。

*/
 dummy = bus_for_each_drv(&i2c_bus_type, NULL, adap,
     i2c_do_add_adapter);

out_unlock:
 mutex_unlock(&core_lock);
 return res;

out_list:
 idr_remove(&i2c_adapter_idr, adap->nr);
 goto out_unlock;
}

 

static void i2c_scan_static_board_info(struct i2c_adapter *adapter)
{
 struct i2c_devinfo *devinfo;

 mutex_lock(&__i2c_board_lock);
 /*
 devinfo被函数i2c_register_board_info挂到链表__i2c_board_list上。
 本函数是在链表__i2c_board_list上找一个结构体devinfo，该结构体满足
   devinfo->busnum == adapter->nr。
   devinfo中包含了地址，flags，type等信息，可用于初始化一个client
   并注册到内核。
   
   结构体devinfo中的信息与平台相关。因此该结构的注册应该是在平台
   的初始化时进行。
 */
 list_for_each_entry(devinfo, &__i2c_board_list, list) {
  if (devinfo->busnum == adapter->nr
    && !i2c_new_device(adapter,
      &devinfo->board_info))
   dev_err(&adapter->dev,
    "Can't create device at 0x%02x\n",
    devinfo->board_info.addr);
 }
 mutex_unlock(&__i2c_board_lock);
}

 

 

（2）一个新的驱动加入内核：

 

int i2c_register_driver(struct module *owner, struct i2c_driver *driver)
{
 int res;

 /* Can't register until after driver model init */
 if (unlikely(WARN_ON(!i2c_bus_type.p)))
  return -EAGAIN;

 /* new style driver methods can't mix with legacy ones */
 /*
 "new style" driver: 
     is_newstyle_driver(d) ((d)->probe || (d)->remove || (d)->detect)
 "legacy"driver:
     driver->detach_adapter || driver->detach_client
attach_adapter和detach_adapter；detach_client和attach_client是两对
操作相反的函数，必须成对出现。    
  这两类驱动的区别就是他们所拥有的函数不一样。
  不能出现这两类驱动的混合体，即兼有这两类驱动的标志函数的驱动。   
 */
 if (is_newstyle_driver(driver)) {
  if (driver->detach_adapter || driver->detach_client) {
   printk(KERN_WARNING
     "i2c-core: driver [%s] is confused\n",
     driver->driver.name);
   return -EINVAL;
  }
 }

 /* add the driver to the list of i2c drivers in the driver core */
 driver->driver.owner = owner;
 driver->driver.bus = &i2c_bus_type;//设置它的总线类型

 /* for new style drivers, when registration returns the driver core
  * will have called probe() for all matching-but-unbound devices.
  */
 res = driver_register(&driver->driver);//注册驱动
 if (res)
  return res;

/*
到这里该驱动已被完全注册到了内核。它可以去匹配内核中已存在的
client而后执行probe函数了。
但是一个i2c_driver还有着其他的使命。如果该驱动是一个携带地址信息的
"new style" driver，则它要把这些每一个地址对应一个client注册到内核。
如果是一个"legacy"driver，则它要用它的driver->attach_adapter函数
去处理每一个adapter->nr空闲的适配器。
每一个函数driver->attach_adapter的操作都跟adapter->nr有关，在这些函数
中都会对adapter->nr进行判断，所以driver->attach_adapter并不是，一个驱动
的函数attach_adapter对每一个适配器都会成功执行。

比如在驱动i2cdev_driver中函数attach_adapter的执行会创建一个设备节点，
但是对同一个适配器两次执行函数attach_adapter就不会产生两个设备节点，
因为产生设备节点的次设备号是由adapter->nr来决定的。内核是不会允许
对同一个设备号注册两次的。
*/
 mutex_lock(&core_lock);

 pr_debug("i2c-core: driver [%s] registered\n", driver->driver.name);

 INIT_LIST_HEAD(&driver->clients);//初始化链表头用于挂接client
 /* Walk the adapters that are already present */
 /*
 寻找类型为i2c_adapter_class的所有设备，即适配器。
 
 如果驱动为"new style" driver将在函数__attach_adapter中
 执行函数i2c_detect，如果当前找到的适配器所支持的设备类型
 与驱动所支持的设备类型相匹配，就将驱动所携带的地址信息
 driver->address_data，对应着client注册到内核，并插入该适配器。
 适配器所支持的设备类型由adapter->class决定，而不是
 adapter->dev->class,adapter->dev->class的类型应为i2c_adapter_class。
 驱动所支持的设备类型为driver->class。
 
 如果该驱动为"legacy"driver，则在函数__attach_adapter中将执行
 函数driver->attach_adapter，将在类i2c_adapter_class上找到的
 所有适配器都执行一遍本驱动的driver->attach_adapter函数。
 当然并不是所有驱动都能成功执行该函数。该函数的执行会判断
 adapter->nr。
 */
 class_for_each_device(&i2c_adapter_class, NULL, driver,
         __attach_adapter);

 mutex_unlock(&core_lock);
 return 0;
}

 

 

（3）适配器与设备进行类型匹配，探测驱动中的可用地址，并将地址对应于一个client注册到内核

 

    在适配器设备和驱动注册到内核后调用了两个相似的函数如下：

 

   在适配器设备注册到内核后调用函数：

static int i2c_do_add_adapter(struct device_driver *d, void *data)
{
 struct i2c_driver *driver = to_i2c_driver(d);
 struct i2c_adapter *adap = data;

 /* Detect supported devices on that bus, and instantiate them */
 //如果驱动的类与适配器的类相匹配，则将驱动支持的设备插入适配器。
 i2c_detect(adap, driver);

 /* Let legacy drivers scan this bus for matching devices */
 if (driver->attach_adapter) {//使适配器关联一个设备号或者。。。。。。
  /* We ignore the return code; if it fails, too bad */
  driver->attach_adapter(adap);
 }
 return 0;
}

驱动注册到内核后调用函数：

static int __attach_adapter(struct device *dev, void *data)
{
 struct i2c_adapter *adapter = to_i2c_adapter(dev);
 struct i2c_driver *driver = data;

 //如果驱动的类与适配器的类相匹配，则将驱动支持的设备插入适配器。

 i2c_detect(adapter, driver);

 /* Legacy drivers scan i2c busses directly */
 if (driver->attach_adapter)//使适配器关联一个设备号或者。。。。。。
  driver->attach_adapter(adapter);

 return 0;
}

 两函数的对比：
static int __attach_adapter(struct device *dev, void *data)
                   与
 static int i2c_do_add_adapter(struct device_driver *d, void *data)
 前者是在新的驱动加入内核时调用函数class_for_each_device时调用的函数。
 函数class_for_each_device是在类i2c_adapter_class中找一个适配器设备
 与新驱动匹配。该函数变化的是设备不变的是加入的新的驱动（void *data）
 
 后者是在新的适配器加入内核时调用函数 bus_for_each_drv时调用的函数。
 函数bus_for_each_drv是在总线类型为i2c_bus_type的驱动中找到一个驱动
 与新加入的适配器匹配。该函数变化的是驱动，不变的是新加入的适配器
 （void *data）。
 
 相同点都是执行函数i2c_detect和函数driver->attach_adapter。
 其实在bus_for_each_drv和class_for_each_device并不执行匹配的操作。
 只是简单的取出所有的驱动或是适配器，执行函数i2c_detect和attach_adapter。
 真正的匹配是在函数i2c_detect和attach_adapter中进行的。
 函数i2c_detect中会去判断驱动支持的设备类和适配器所支持的设备类
 是否匹配。
 函数driver->attach_adapter中会判断adapter->nr是不是自己需要处理的
 适配器，或者是是不是该适配器已被处理过了。
 当然函数i2c_detect和函数driver->attach_adapter是绝不会同时执行的。
 因为函数i2c_detect的执行需要用到函数driver->detect而该函数是
 "new style" drivers的标志函数。而函数driver->attach_adapter是
 "legacy" drivers的标志函数。i2c_driver中是没有兼有这两种驱动的混合体
 驱动的。

 

static int i2c_detect(struct i2c_adapter *adapter, struct i2c_driver *driver)
{
 const struct i2c_client_address_data *address_data;
 struct i2c_client *temp_client;
 int i, err = 0;
 int adap_id = i2c_adapter_id(adapter);

 address_data = driver->address_data;
 /*
 因为注册一个client要调用函数i2c_new_device(adapter, &info);
 该函数要用结构体info为client提供必要的信息。所以函数
 driver->detect的主要作用是填充结构体info。
 client代表一个具体设备而每个设备都有它的地址address_data。
 所以driver->detect和address_data都是必不可少。
 */
 if (!driver->detect || !address_data)
  return 0;

 /* Set up a temporary client to help detect callback */
 /*
 分配一个临时的temp_client，因为temp_client得设备并没有被注册，
 也没有被插入适配器，它只是暂存了一些client信息。
 */
 temp_client = kzalloc(sizeof(struct i2c_client), GFP_KERNEL);
 if (!temp_client)
  return -ENOMEM;
 temp_client->adapter = adapter;

 /* Force entries are done first, and are not affected by ignore
    entries */
/*
为什么是forces？
因为跳过了适配器支持的设备类和驱动支持的设备类匹配判断
 if (!(adapter->class & driver->class))
  goto exit_free;
也就是说即使不匹配，这些设备地址只要满足某些条件也要将其插入适配器。
*/    
 if (address_data->forces) {
  const unsigned short * const *forces = address_data->forces;
  int kind;

  for (kind = 0; forces[kind]; kind++) {
   for (i = 0; forces[kind][i] != I2C_CLIENT_END;
        i += 2) {//adap_id即是分配的与结构体adapter相关联的ID
    if (forces[kind][i] == adap_id
     || forces[kind][i] == ANY_I2C_BUS) {
     dev_dbg(&adapter->dev, "found force "
      "parameter for adapter %d, "
      "addr 0x%02x, kind %d\n",
      adap_id, forces[kind][i + 1],
      kind);
     temp_client->addr = forces[kind][i + 1];
//将这个地址的设备插入适配器。     
     err = i2c_detect_address(temp_client,
      kind, driver);
     if (err)
      goto exit_free;
    }
   }
  }
 }

 /* Stop here if the classes do not match */
 //适配器和驱动的类型要匹配此处的驱动为i2c_driver
 if (!(adapter->class & driver->class))
  goto exit_free;

 /* Stop here if we can't use SMBUS_QUICK */
 //如果该适配器不支持I2C_FUNC_SMBUS_QUICK功能则就此结束。
 if (!i2c_check_functionality(adapter, I2C_FUNC_SMBUS_QUICK)) {
  if (address_data->probe[0] == I2C_CLIENT_END
   && address_data->normal_i2c[0] == I2C_CLIENT_END)
   goto exit_free;

  dev_warn(&adapter->dev, "SMBus Quick command not supported, "
    "can't probe for chips\n");
  err = -EOPNOTSUPP;
  goto exit_free;
 }

 /* Probe entries are done second, and are not affected by ignore
    entries either */
 //address_data->probe支持的设备地址不受
 //address_data->ignore（忽略某些地址）的影响
 //而address_data->normal_i2c[i]中的地址就要受到ignore的影响

 for (i = 0; address_data->probe[i] != I2C_CLIENT_END; i += 2) {
  if (address_data->probe[i] == adap_id
   || address_data->probe[i] == ANY_I2C_BUS) {
   dev_dbg(&adapter->dev, "found probe parameter for "
    "adapter %d, addr 0x%02x\n", adap_id,
    address_data->probe[i + 1]);
   temp_client->addr = address_data->probe[i + 1];
//将这个地址对应的设备插入适配器。   
   err = i2c_detect_address(temp_client, -1, driver);
   if (err)
    goto exit_free;
  }
 }

 /* Normal entries are done last, unless shadowed by an ignore entry */
 //驱动中所支持的地址一般都存于address_data->normal_i2c中
 for (i = 0; address_data->normal_i2c[i] != I2C_CLIENT_END; i += 1) {
  int j, ignore;

  ignore = 0;
  for (j = 0; address_data->ignore[j] != I2C_CLIENT_END;
       j += 2) {
   if ((address_data->ignore[j] == adap_id ||
        address_data->ignore[j] == ANY_I2C_BUS)
    && address_data->ignore[j + 1]
       == address_data->normal_i2c[i]) {
    dev_dbg(&adapter->dev, "found ignore "
     "parameter for adapter %d, "
     "addr 0x%02x\n", adap_id,
     address_data->ignore[j + 1]);
    ignore = 1;
    break;
   }
  }
  if (ignore)
   continue;

  dev_dbg(&adapter->dev, "found normal entry for adapter %d, "
   "addr 0x%02x\n", adap_id,
   address_data->normal_i2c[i]);
  temp_client->addr = address_data->normal_i2c[i];
//将这个地址对应的设备插入适配器。  
  err = i2c_detect_address(temp_client, -1, driver);
  if (err)
   goto exit_free;
 }

 exit_free:
 kfree(temp_client);
 return err;
}

 

static int i2c_detect_address(struct i2c_client *temp_client, int kind,
         struct i2c_driver *driver)
{
 struct i2c_board_info info;
 struct i2c_adapter *adapter = temp_client->adapter;
 int addr = temp_client->addr;
 int err;
//有效地设备地址必须在这个范围内
 /* Make sure the address is valid */
 if (addr < 0x03 || addr > 0x77) {
  dev_warn(&adapter->dev, "Invalid probe address 0x%02x\n",
    addr);
  return -EINVAL;
 }

 /* Skip if already in use */
//检测这个地址在适配器adapter中是否被占用。
 if (i2c_check_addr(adapter, addr))
  return 0;

 /* Make sure there is something at this address, unless forced */
 if (kind < 0) {
  if (i2c_smbus_xfer(adapter, addr, 0, 0, 0,
       I2C_SMBUS_QUICK, NULL) < 0)
   return 0;

  /* prevent 24RF08 corruption */
  if ((addr & ~0x0f) == 0x50)
   i2c_smbus_xfer(adapter, addr, 0, 0, 0,
           I2C_SMBUS_QUICK, NULL);
 }

 /* Finally call the custom detection function */
 //清空构体info准备存放信息
 memset(&info, 0, sizeof(struct i2c_board_info));
 info.addr = addr;
 //该函数为结构体info填充一些信息。
 err = driver->detect(temp_client, kind, &info);
 if (err) {
  /* -ENODEV is returned if the detection fails. We catch it
     here as this isn't an error. */
  return err == -ENODEV ? 0 : err;
 }

 /* Consistency check */
 /*
  info.type在函数driver->detect中将把driver->name拷给它。
  info.type最终将在函数i2c_new_device中
  strlcpy(client->name, info->type, sizeof(client->name))；
  client代表一个具体的设备，驱动对应着设备，当驱动与设备
  相匹配时执行初始化函数函数probe。
  在总线i2c_bus_type上驱动与设备匹配的条件是，name相同。
 */
 if (info.type[0] == '\0') {
  dev_err(&adapter->dev, "%s detection function provided "
   "no name for 0x%x\n", driver->driver.name,
   addr);
 } else {
  struct i2c_client *client;

  /* Detection succeeded, instantiate the device */
  dev_dbg(&adapter->dev, "Creating %s at 0x%02x\n",
   info.type, info.addr);
//获取了足够的建立client的信息（info）则注册client，并插入适配器  
  client = i2c_new_device(adapter, &info);
  if (client)//这些设备都是driver所支持的，所以要挂到driver->clients上。
   list_add_tail(&client->detected, &driver->clients);
  else
   dev_err(&adapter->dev, "Failed creating %s at 0x%02x\n",
    info.type, info.addr);
 }
 return 0;
}

 

 

struct i2c_client *
i2c_new_device(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_board_info const *info)
{
 struct i2c_client *client;
 int   status;
//将结构体info中存储的各种信息用来初始化client。
//函数driver->detect(temp_client, kind, &info);
//是用来填充info中的值的，由此可见该函数的重要性。
 client = kzalloc(sizeof *client, GFP_KERNEL);
 if (!client)
  return NULL;
//
 client->adapter = adap;

 client->dev.platform_data = info->platform_data;

 if (info->archdata)
  client->dev.archdata = *info->archdata;

 client->flags = info->flags;
 client->addr = info->addr;
 client->irq = info->irq;
//为结构体client命名该名来至携带client地址信息的驱动
 strlcpy(client->name, info->type, sizeof(client->name));

 /* a new style driver may be bound to this device when we
  * return from this function, or any later moment (e.g. maybe
  * hotplugging will load the driver module).  and the device
  * refcount model is the standard driver model one.
  */
//device_register(&client->dev);注册设备并  
//client->dev.parent = &client->adapter->dev;
//以上设置很重要是函数device_for_each_child实现的基础。
 status = i2c_attach_client(client);
 if (status < 0) {
  kfree(client);
  client = NULL;
 }
 return client;
}

 

int i2c_attach_client(struct i2c_client *client)
{
 struct i2c_adapter *adapter = client->adapter;
 int res;

 /* Check for address business */
 //检测地址client->addr在适配器adapter中是否已被占据
 res = i2c_check_addr(adapter, client->addr);
 if (res)
  return res;
//该适配器是所有它支持的设备的父设备
 client->dev.parent = &client->adapter->dev;
 client->dev.bus = &i2c_bus_type;

 if (client->driver)
  client->dev.driver = &client->driver->driver;
/*
有两种驱动new-style drivers 和"legacy" drivers前者只注册
client，匹配相应驱动，执行函数probe()。后者是添加适配器
创建设备节点。
*/
 if (client->driver && !is_newstyle_driver(client->driver)) {
  /*
   在函数i2c_client_release中调用complete(&client->released);
   通知完成released。在函数i2c_detach_client中有
   wait_for_completion(&client->released);
  */
  client->dev.release = i2c_client_release;
  dev_set_uevent_suppress(&client->dev, 1);
 } else
  client->dev.release = i2c_client_dev_release;
//注意client->dev->name与client->name的区分
 dev_set_name(&client->dev, "%d-%04x", i2c_adapter_id(adapter),
       client->addr);
 res = device_register(&client->dev);//注册设备
 if (res)
  goto out_err;

 mutex_lock(&adapter->clist_lock);
 //将适配器支持的设备插入适配器
 list_add_tail(&client->list, &adapter->clients);
 mutex_unlock(&adapter->clist_lock);

 dev_dbg(&adapter->dev, "client [%s] registered with bus id %s\n",
  client->name, dev_name(&client->dev));
//好像该做的都做完了，函数adapter->client_register或许
//在某些特定的场合有着它特定的作用
 if (adapter->client_register)  {
  if (adapter->client_register(client)) {
   dev_dbg(&adapter->dev, "client_register "
    "failed for client [%s] at 0x%02x\n",
    client->name, client->addr);
  }
 }

 return 0;

out_err:
 dev_err(&adapter->dev, "Failed to attach i2c client %s at 0x%02x "
  "(%d)\n", client->name, client->addr, res);
 return res;
}