BUS

兼顾工作和自身学习的需要，想尽可能多的弄懂 linux内核驱动的“四大天王”—— BUS、 DEVICE、 DEVICE-DRIVER、 CLASS。通过几天跟踪代码、参考牛人的一些 BLOG和自己 DEMO一些例子之后，才发现确实有难度。正如某人说的“懂八成，理解五成，融会贯通三成，能用出来就只剩一成了，而就这一成要往死里用才行”，何况，我更没有弄懂八成，要写成文档更让我迷茫了。没办法，反反复复地看，反反复复地试，反反复复地想。但效果还是不明显，但 Deadline又近了，只能窃取牛人的成果，加入自己的一些理解，写写这几天多所看的，所想的。权宜当个抛砖引玉的作用，如果有什么错误和纰漏，欢迎大家指正。

I、目标：

到底要达到怎样还真不好说，其实我自己现在也很混沌，那就一起开始学习吧，至少，完成这个系列之后，应该要知道“ Driver和 Device是怎样匹配的？”、“ Bus是不是 Device？”、“一个 Driver只匹配一个 Device还是多个？”、“在系统中，是先加 Device还是先加 Driver还是没要求？”等等。

II、规划：

驱动模型应该讲Kobject/Kset。Kobject/Kset相当于是LinuxKernel对所有设备驱动的抽象类，是基类。Linux Kernle的设备驱动大概有Bus、 Device、 Device-driver，这个东东是紧贴Kobject/Kset这一层，那么就基于这个实现自己的bus/device/device_driver，来理解Kobject/Kset。

1 什么是BUS

BUS是主机和外设的连接通道，也可以说是“红娘”，因为它提供了 Device和 Driver找对象匹配的场所。有些总线是比较规范的，形成了很多协议。如 PCI,USB,IIC等。我们也在内核添加自己定义的总线。任何设备都可以选择合适的总线连接到主机。

如下图，查看 /sys/目录下，有一个 Bus的文件夹，没错，我们就是要这个 Bus。

再进去Bus看看，

看到没有，有我们非常熟悉的 i2c总线。其实其它也是总线，分别用于接通不同的外设。也包括“ platform”这条虚拟的平台总线。

2 我从哪里来

跟踪代码，我们先找出 bus的定义

struct bus_type {

          const char             *name;

          struct bus_attribute          *bus_attrs;

          struct device_attribute     *dev_attrs;

          struct driver_attribute      *drv_attrs;

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

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

          const struct dev_pm_ops *pm;

          struct bus_type_private *p;

};

还就是Bus一些重要的方法：

int bus_register(struct bus_type *bus)

int bus_for_each_dev(struct bus_type *bus, struct device *start,

                        void *data, int (*fn)(struct device *, void *))

int bus_for_each_drv(struct bus_type *bus, struct device_driver *start,

                        void *data, int (*fn)(struct device_driver *, void *))

struct bus_type也有几个很重要的函数指针，比如

int (*match)(struct device *dev, struct device_driver *drv);

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

注册一条总线就是实现这个 bus_type的结构体，好，查找一下 i2c总线是怎样实现的。

跟踪代码，果然找到了这个：

.name = "i2c"就说明在/sys/bus/ 下有一个i2c的目录，同理，反过来，我要找 /sys/bus/hid对应的 bus_type，那么一定有个 struct bus_type hid_bus_type,

找找看，

果然，其它的也一样。

再深入一点，接下来分析一下 int bus_register(struct bus_type *bus)这个函数，为什么通过使用它能在 /sys/bus/目录下建一个相关的文件夹。

先给出原型如下

int bus_register(struct bus_type *bus)

{

          int retval;

          struct bus_type_private *priv;

          priv = kzalloc(sizeof(struct bus_type_private), GFP_KERNEL);

          if (!priv)

                   return -ENOMEM;

          priv->bus = bus;

          bus->p = priv;

          BLOCKING_INIT_NOTIFIER_HEAD(&priv->bus_notifier);

          retval = kobject_set_name(&priv->subsys.kobj, "%s", bus->name);

          if (retval)

                   goto out;

          priv->subsys.kobj.kset = bus_kset;

          priv->subsys.kobj.ktype = &bus_ktype;

          priv->drivers_autoprobe = 1;

          retval = kset_register(&priv->subsys);

          if (retval)

                   goto out;

          retval = bus_create_file(bus, &bus_attr_uevent);

          if (retval)

                   goto bus_uevent_fail;

          priv->devices_kset = kset_create_and_add("devices", NULL,

                                                           &priv->subsys.kobj);

          if (!priv->devices_kset) {

                   retval = -ENOMEM;

                   goto bus_devices_fail;

          }

          priv->drivers_kset = kset_create_and_add("drivers", NULL,

                                                           &priv->subsys.kobj);

          if (!priv->drivers_kset) {

                   retval = -ENOMEM;

                   goto bus_drivers_fail;

          }

          klist_init(&priv->klist_devices, klist_devices_get, klist_devices_put);

          klist_init(&priv->klist_drivers, NULL, NULL);

          retval = add_probe_files(bus);

          if (retval)

                   goto bus_probe_files_fail;

          retval = bus_add_attrs(bus);

          if (retval)

                   goto bus_attrs_fail;

          pr_debug("bus: '%s': registered\n", bus->name);

          return 0;

bus_attrs_fail:

          remove_probe_files(bus);

bus_probe_files_fail:

          kset_unregister(bus->p->drivers_kset);

bus_drivers_fail:

          kset_unregister(bus->p->devices_kset);

bus_devices_fail:

          bus_remove_file(bus, &bus_attr_uevent);

bus_uevent_fail:

          kset_unregister(&bus->p->subsys);

          kfree(bus->p);

out:

          bus->p = NULL;

          return retval;

}

太长了，唉，看不下去，避重就轻地看一些我们关心的。简化之后就这样。

int bus_register(struct bus_type *bus)

{

          retval = kset_register(&priv->subsys);

          retval = bus_create_file(bus, &bus_attr_uevent);

          priv->devices_kset = kset_create_and_add("devices", NULL,    &priv->subsys.kobj);

          priv->drivers_kset = kset_create_and_add("drivers", NULL, &priv->subsys.kobj);

          klist_init(&priv->klist_devices, klist_devices_get, klist_devices_put);

          klist_init(&priv->klist_drivers, NULL, NULL);

          retval = add_probe_files(bus);

}

先看kset_register()这个方法，跟踪代码可以发现会调用 kobject_add_internal()这个函数，如下图

继续跟进代码，进去看看 kobject_add_internal()这个函数做了什么事情。其中里面有个这个东西

，不用进去看做了什么事，看一下函数名大概就知道是创建一个目录。好吧就这样，它会在 sysfs/里面创建相应的文件夹。具体怎么创建，怎么组织这些文件和文件夹那就是设备模型的精髓 Kobject、 Kset、 Ktype。里面有很多东西，回头认真研读一下光哥关于设备模型这个文档。

好，回到bus_register()这个函数，接下来

bus_create_file(bus, &bus_attr_uevent);  

kset_create_and_add("devices", NULL,      &priv->subsys.kobj);

kset_create_and_add("drivers", NULL, &priv->subsys.kobj);

这三个函数是在你定义的 Bus主文件夹下创建一些 Kset和属性文件，这个不详细说，在下面的例子再展开分析，

一条Bus上会有很多设备，也会有很多驱动。暂且这样说吧， Bus就是《非诚勿扰》栏目，它为多个男（ Driver）女（ Device）提供约会配对的场所。多个“男” “女”是怎样放在一起的呢？没错，就是下面这两个函数 klist_init(&priv->klist_devices, klist_devices_get, klist_devices_put) 和klist_init(&priv->klist_drivers, NULL, NULL); 通过两个内核链表，把它们组织起来的。

还要说的就是那个 match()方法。也就是说《非诚勿扰》在怎样在孟非老师主持下进行配对的。具体怎样配对，可以看看 i2c BUS是怎样实现的。

继续深入，看看这个函数到是怎样进行 id match的。

没错，是通过比较 name这个字符串来匹配的。

写一个小例子来增强一下我们的理解，我们要在 /sys/bus/下创建一条 BUS，暂且命名为 kf-bus，它将是和i2c在同一个目录里的 BUS。

>>>kf_bus.c文件如下

#include <linux/device.h>

#include <linux/kernel.h>

#include <linux/init.h>

#include <linux/module.h>

#include <linux/stat.h>

#include <linux/slab.h>

#include <linux/kobject.h>

static int kf_bus_match(struct device *dev, struct device_driver *drv)

{

          return 0;

}

static struct bus_type kf_bus_type = {

          .name = "kf-bus",

          .match         = kf_bus_match,

};

static int __init kf_bus_init()

{

          printk(">>>kf_bus_init successed!!\n");

          return bus_register(&kf_bus_type);

}

static void __exit kf_bus_exit()

{

          printk(">>>kf_bus_exit successed!!\n");

          bus_unregister(&kf_bus_type);

}

module_init(kf_bus_init);

module_exit(kf_bus_exit);

MODULE_AUTHOR("Koffuxu");

MODULE_LICENSE("GPL");

>>>Makefile文件如下，

obj-m += kf_bus.o

KERNELDIR        = ../../../kernel_rk29sdk2

PWD := $(shell pwd)

all:

          make -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules

clean:

          rm -rf *.o* *.ko* *.mod.c* .cmd *.symvers .tmp_version.*.cmd

放到合适的目录， make一下，就会在当面目录生成一个 kf_bus.ko， copy到 MID上，

1 检查下内核已有的模块

2 加载我们的模块

通过lsmod我们已经成功加载自己的 "kf_bus"。

接下来我们去 /sys/bus/下面去看看是否有猜想的 kf_bus文件夹。

果然，得瑟一下，“ so easy, 妈妈再也不用担心我的学习了”。好了，我们再进去看看里有什么东东。

怎么多出来这么多东西？接下来，我们就来一一找出来这五个文件（目录也是文件）是怎样产生的。

回头看看我们的代码，首先定义了一个 bus_type的结构体。名字就是 "kf-bus"，按照我们之前的分析，会在 /sys/bus/下产生一个 kf-bus的文件夹，这个我们已经验证，接下来，我们调用了 bus_register()这个函数，玄机就是只在这个函数里面。其实这个函数我们之前也有初步分析了一下，我们简化为这样：

int bus_register(struct bus_type *bus)

{

          retval = kset_register(&priv->subsys);

          retval = bus_create_file(bus, &bus_attr_uevent);

          priv->devices_kset = kset_create_and_add("devices", NULL,    &priv->subsys.kobj);

          priv->drivers_kset = kset_create_and_add("drivers", NULL, &priv->subsys.kobj);

          klist_init(&priv->klist_devices, klist_devices_get, klist_devices_put);

          klist_init(&priv->klist_drivers, NULL, NULL);

          retval = add_probe_files(bus);

}

kset_register()上文已经讲过，接下来就是

这个函数，进去看看，这个函数调用了

，唉，没办法，基础差，只能望文生义，就是在 sys文件系统里建一个属性文件，不妨进去看

从注释也能看出来，是这样的。那么

就是在自己定义的bus下，那一个 bus_aat_uevent这个属性文件，没错就是对应我们要分析的五个文件的第一个文件 uevent,它是与 bus_attr通过一个连接符号组成了。

好第一个已经出来了，继续看代码： priv->devices_kset = kset_create_and_add("devices", NULL,        &priv->subsys.kobj);这个函数貌似是个/sys/bus/kf-bus/devices/这个文件夹相关，空说无凭，进去代码看看。

这个函数首先调用 kset_create()创建一个name的kset,再把这个 kset传给 kse_register(),注册进内核。是不是看到老朋友，这个函数我们上面分析过，它最后会调用create_dir()去创建一个目录。所以就有了我们devices目录。同理， drivers文件夹是由 priv->drivers_kset = kset_create_and_add("drivers", NULL, &priv->subsys.kobj)这个函数产生的。接下来就是 drivers_probe和 drivers_autoprobe两个文件了，我们一定能找得出来的，果然， add_probe_files(bus);进去这个函数

就两个我们很熟悉的方法 bus_create_fle（），这里产生了最后的两个文件了。