i2c_add_driver关键流程

文章目录

• • [1. 背景](#1. 背景)
  • [2. 核心函数说明](#2. 核心函数说明)
  • [3. 执行流程详解](#3. 执行流程详解)
  • [4. 设备何时存在？两种典型场景](#4. 设备何时存在？两种典型场景)
  • • [场景 A：设备先于驱动注册（常见于 Device Tree）](#场景 A：设备先于驱动注册（常见于 Device Tree）)
    • [场景 B：驱动先于设备注册](#场景 B：驱动先于设备注册)
  • [5. 数据结构关系简图](#5. 数据结构关系简图)
  • [6. 总结：`i2c_add_driver()` 后的关键流程](#6. 总结：i2c_add_driver() 后的关键流程)

1. 背景

嵌入式开发中，存在很多的外设，如 i2c 设备，对于最常用的嵌入式OS --Linux，内核采用的驱动-总线-设备模型。最近刚好遇到一个i2c外设，设备树提前配置对应i2c的子设备信息，在设备启动后自动加载driver，自动触发匹配机制后，执行对应driver的probe流程。此处进行简单记录。

2. 核心函数说明

• i2c_add_driver(struct i2c_driver *driver)
  其本质是一个宏，实际调用：

i2c_register_driver(THIS_MODULE, driver);

• i2c_register_driver(struct module *owner, struct i2c_driver *driver)

是真正的注册函数（定义在 drivers/i2c/i2c-core-base.c）。

3. 执行流程详解

1. 步骤 1：注册 I2C 驱动到 I2C 总线

driver->driver.owner = owner;
driver->driver.bus = &i2c_bus_type;

• 将 i2c_driver 的内嵌 device_driver 结构挂载到 I2C 总线（i2c_bus_type）上。
• 设置模块所有者（用于引用计数）。

2. 步骤 2：调用 driver_register()
   这是 Linux 设备驱动模型的核心函数：

ret = driver_register(&driver->driver);

该函数会：

• 将驱动添加到总线的驱动链表中；
• 遍历总线上所有已注册的设备，尝试与当前驱动匹配。
  🔍 注意：I2C 设备可能在驱动注册之前或之后被添加。无论哪种情况，只要两者都存在，就会触发匹配。

3. 步骤 3：总线匹配（match）
   I2C 总线的.match回调是 i2c_device_match()（在 i2c-core-base.c 中）：

它按优先级依次尝试匹配：

1.) ACPI 匹配（如果启用）

比较设备的 _HID 或 _CID 与驱动的 acpi_match_table。

2.) OF（Device Tree）匹配

比较设备的 compatible 字符串与驱动的 of_match_table。

这是嵌入式系统中最常见的匹配方式。

3.）I2C 地址 + 名称匹配

如果设备是通过 i2c_board_info 静态注册的（旧式方法），则比较：
i2c_client.name 与 i2c_driver.id_table[i].name

同时检查 I2C 地址是否在 id_table 允许范围内（或通配）

✅ 只要满足任一匹配条件，就认为"驱动支持该设备"。

4. 步骤 4：调用 probe() 函数
   匹配成功后，总线层调用驱动的 .probe 回调：

   ret = driver_probe_device(&driver->driver, &client->dev);

这最终会执行：

status = drv->probe(client, i2c_match_id(drv->id_table, client));

其中：

• client：匹配成功的 struct i2c_client（代表一个 I2C 从设备）
• 第二个参数是匹配到的 i2c_device_id（来自 id_table）

📌 关键点 ：probe() 是驱动初始化硬件、申请资源、注册子系统（如 input、hwmon、regulator 等）的地方。

4. 设备何时存在？两种典型场景

场景 A：设备先于驱动注册（常见于 Device Tree）

1. 内核启动时解析 DT，为每个 I2C 节点创建 i2c_client 并注册到 I2C 总线。
2. 后续模块加载（或 built-in 驱动初始化）调用 i2c_add_driver()。
3. 驱动注册时，立即匹配已存在的 client，调用 probe()。

场景 B：驱动先于设备注册

1. 驱动先注册，但总线上尚无匹配设备 → probe() 暂不执行。
2. 后续通过以下方式添加设备：
   • 用户空间：echo <name> <addr> > /sys/bus/i2c/devices/i2c-<bus>/new_device
   • 内核空间：i2c_new_client_device(adapter, info)
3. 设备注册时，I2C 核心会反向匹配已注册的驱动 ，若匹配成功，立即调用 probe()。

✅ 无论先后顺序，只要驱动和设备都存在且匹配，probe() 就会被调用一次。

5. 数据结构关系简图

i2c_bus_type
│
├── drivers: [your_i2c_driver] ──┐
│                               │
└── devices: [i2c_client_1] ←───┘ (匹配成功 → probe)
             [i2c_client_2]

• i2c_driver：描述驱动能力（支持哪些设备）
• i2c_client：描述一个具体的 I2C 从设备（地址、名称、所属 adapter）

6. 总结：i2c_add_driver() 后的关键流程

步骤	动作
1	将 i2c_driver 注册到 i2c_bus_type
2	遍历总线上所有 i2c_client 设备
3	通过 ACPI / OF / id_table 进行匹配
4	对每个匹配成功的设备，调用 driver->probe(client, id)
5	probe() 成功 → 设备驱动绑定完成；失败 → 绑定终止

⚠️ 注意：probe() 必须可重入、线程安全，且不能睡眠过久（在某些上下文中）。

理解这一流程，对调试 I2C 驱动不加载、设备未识别等问题至关重要。