往期问答汇总：

一、粉丝提问

i2c的设备树和驱动是如何匹配以及何时调用probe的？粉丝手里的I2C外设是ov5640，一个摄像头。粉丝提问，一口君必须安排。

二、问题分析

设备树信息如下：

 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>;   };  }; };

驱动最重要的结构体如下：

ov5640_i2c_driver

要搞懂这个问题，我们需要有一些基础知识：

1.内核如何维护i2c总线

Linux内核维护很多总线，platform、usb、i2c、spi、pci等等，这个总线的架构在内核中都支持的很完善，内核通过以下结构体来维护总线：

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对应总线结构体变量为i2c_bus_type，定义如下：

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(),匹配总线维护的驱动链表和设备信息链表，如果其中名字完全相同，则返回true，否则false；
i2c_device_probe(),当我们注册一个i2c_drive或者i2c_client结构体时，会从对应的链表中查找节点，并通过i2c_device_match函数比较，如果匹配成功，则调用i2c_drive中定义的probe函数，即ov5640的ov5640_probe()函数；
remove：如果卸载i2c_drive或者i2c_client结构体，会调用该函数卸载对应的资源；
shutdown、pm是电源管理的接口，在此不讨论。

该结构体变量在函数i2c_init()中初始化：

static int __init i2c_init(void){ ………… retval = bus_register(&i2c_bus_type); …………}

i2c架构是通用架构，可支持多种不同的i2c控制器驱动。

2. i2c架构如何如何管理硬件信息和驱动？

不论哪一种总线，一定会维护两个链表，一个是驱动链表，一个是硬件信息链表。链表如下： i2c_bus_type

i2c总线的两个节点信息如下：

「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;};

当总线匹配驱动和硬件信息成功后就会调用其中的probe()函数；
struct device_driver driver，内核中注册的驱动模块，必须包含该类型的结构体成员。

「struct i2c_client」

成员

含义

unsigned short flags

从设备地址长度

unsigned short addr

从设备地址

char name[I2C_NAME_SIZE]

从设备地址名称

struct i2c_adapter *adapter

从设备地址对应的控制器驱动地址

struct device dev

注册到内核的每一个设备模块都需要先定义一个该结构体变量，对应struct device_driver driver

int irq

从设备地址往往会有一根中断线连接到SOC的中断控制器

struct list_head detected

链表

3. i2c_driver和i2c_client

1) i2c_driver如何注册

i2c_driver结构需要我们自己定义，然后通过函数i2c_register_driver()注册，将该结构体变量注册到i2c_driver链表，同时从i2c_client链表中查找是否有匹配的节点:

设备树情况下，会比较i2c_drive->driver->of_match_table->compatible和i2c_client->name，对应例子中的of_ov5640_id：设备树比较的字符串

非设备树比较i2c_drive->id_table->name和i2c_client->name，对应例子中的ov5640_id：

代码中并没有直接调用函数i2c_register_driver()注册，而是使用了下面的这个宏： module_i2c_driver 该宏定义如下：

include/linux/I2c.h

module_i2c_driver module_driver

该宏其实自动帮我生成了insmod和rmmod会用到宏module_init和module_exit，以及注册和注销i2c_driver结构体的代码。

如果看不明白宏，可以编写测试文件： 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);

预编译:

gcc -E test.c

得到宏替换后的结果：

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);;

内核中有大量的高效简洁的宏定义，Linux内核就是个宝库，里面有大量的优秀的代码，想提高自己的编程能力，就一定要多看代码，代码读百遍，其义自见。

一口君认为，如果Linux代码都看不太明白，就不要自称精通C语言，充其量是会用C语言。

2）i2c_client如何生成(只讨论有设备树的情况)

在有设备树的情况下，i2c_client的生成是要在控制器驱动adapter注册情况下从设备树中枚举出来的。

i2c控制器有很多种，不同的厂家都会设计自己特有的i2c控制器，但是不论哪一个控制器，最终都会调用 i2c_register_adapter()注册控制器驱动。

i2c_client生成流程如下：

i2c_client

三、 i2c的设备树和驱动是如何匹配以及何时调用probe？

1. i2c的设备树和驱动是如何match，何时调用probe？

从第二章第3节可知，驱动程序中 module_i2c_drive()这个宏其实最终是调用 i2c_add_driver(&(ov5640_i2c_driver));注册ov5640_i2c_driver结构体；当我们insmod加载驱动模块文件时，会调用i2c_add_driver()。

该函数定义如下：

#define i2c_add_driver(driver) \ i2c_register_driver(THIS_MODULE, driver)

下面我们来追踪i2c_register_driver()这个函数：

i2c_register_driver() 其中drv->bus就是我们之前所说的i2c_bus_type，上图中，分别调用了.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,};

下面我们来追一追这两个函数

2. i2c_device_match()

i2c_device_match

3. i2c_device_probe

如下图所示，通过driver->probe()调用到我们定义的struct i2c_driver ov5640_i2c_driver结构体变量中的ov5640_probe()函数：

i2c_device_probe

【注意】内核代码中大量使用到driver = to_i2c_driver(dev->driver);通过通用的结构体变量成员struct device_driver *driver来查找自己注册的xx_driver地址。

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