八、device_add

1.总体框架

linux设备模型：设备device，驱动driver，总线bus。

设备代表物理设备，驱动代表了设备操作方法，bus则是用来管理和匹配它们。

device和driver里面都有一个成员变量bus，表示它们归哪个总线管理；

bus里面则有两个链表，device链表和driver链表。

当有新的设备加入的时候，就会将它加入它对应的bus的device链表，然后在它的驱动链表中寻找是否有驱动driver和该device匹配成功，如果匹配成功设备就可以正常使用了，否则，不好意思继续等待。

当有新的驱动加入的时候，就会将它加入它对应的bus的driver链表，然后在它的设备链表中寻找是否有设备device和该driver匹配成功，如果成功设备就可以正常使用了。

device_add就是将设备加入到Linux设备模型的关键，它的内部将找到它的bus，然后让它的bus给它找到它的driver，其调用顺序为：

                                                                                 

platform_driver_register(&csid_driver);

driver_sysfs_add

2.1 device_add

int device_add(struct device *dev)
    dev = get_device(dev);//增加该设备的引用计数  到底还是增加dev->kobj->kref的计数
    if (!dev->p) {
        error = device_private_init(dev);//初始化设备的私有成员p
        if (error)
            goto done;
    }

    if (dev->init_name) {
        dev_set_name(dev, "%s", dev->init_name);//初始化设备内部的dev->kobj->name 的名字
        dev->init_name = NULL;
    }

    if (!dev_name(dev) && dev->bus && dev->bus->dev_name)
        dev_set_name(dev, "%s%u", dev->bus->dev_name, dev->id);//使用bus以及设备id来初始化设备内部kobject名字,一般dev->init_name
    //设置成功后，dev_name(dev)返回dev->kobj->name，if条件不成立，不执行
    if (!dev_name(dev)) {//获得设备的名字
        error = -EINVAL;
        goto name_error;
    }

    parent = get_device(dev->parent);增加设备父设备并增加父设备引用计数  ，例如：csid的设备节点节v4l-subdev4的父设备是fd8c0000.qcom,msm-cam
    kobj = get_device_parent(dev, parent);  这步非常重要  获取v4l-subdev4设备目录的父目录是video4linux，video4linux的父目录是fd8c0000.qcom,msm-cam


    if (kobj)
        dev->kobj.parent = kobj;//在kobject层实现设备父子关系

    if (parent)
        set_dev_node(dev, dev_to_node(parent));  //设置该设备节点为-1，一般未注册前默认为-1
    error = kobject_add(&dev->kobj, dev->kobj.parent, NULL);//把内嵌的kobject注册到设备模型中将设备加入到kobject模型中，创建sys相关目录 ，目录名字为kobj->name

    /* notify platform of device entry */
    if (platform_notify)
        platform_notify(dev);

    error = device_create_file(dev, &uevent_attr);//创建sys目录下设备的uevent属性文件，通过它可以查看设备的uevent事件  在driver_register中已经分析，主要是在/sys/devices/.../中添加dev的uevent属性文件



    if (MAJOR(dev->devt)) {  //如果定义了devt，则产生dev属性,并在/dev目录下产生设备节点文件
        error = device_create_file(dev, &devt_attr);//创建sys目录下设备的设备号属性，即major和minor /主要是在sys/devices/...中添加dev属性文件
        error = device_create_sys_dev_entry(dev);  //在/sys/dev/char/或者/sys/dev/block/创建devt的属性的连接文件,形如10:45,由主设备号和次设备号构成,指向/sys/devices/.../的具体设备目录,该链接文件只具备读属性，显示主设备号：次设备号，如10:45,用户空间udev相应uevent事件时，将根据设备号在/dev下创建节点文件
        devtmpfs_create_node(dev);
    }
    error = device_add_class_symlinks(dev);  //创建类符号链接//相互创建dev和class之间的链接文件
    error = bus_add_device(dev);//将设备加入到管理它的bus总线的设备连表上  创建subsystem链接文件，链接class下的具体的子系统文件夹
    error = dpm_sysfs_add(dev);//电源管理相关
添加设备的电源管理属性，截止这里，我们的/sys/devices/.../具体设备目录下至少生成有以下四个属性文件：uevent，dev，subsystem,power,你找到了吗？
    device_pm_add(dev);   //添加设备到激活设备列表中，用于电源管理

    /* Notify clients of device addition.  This call must come
     * after dpm_sysfs_add() and before kobject_uevent().
     */
    if (dev->bus)
        blocking_notifier_call_chain(&dev->bus->p->bus_notifier,BUS_NOTIFY_ADD_DEVICE, dev);//通知注册监听该总线的设备，有新设备加入
执行bus通知链上的注册函数，由设备注册上来
    kobject_uevent(&dev->kobj, KOBJ_ADD);//产生一个内核uevent事件，该事件可以被内核以及应用层捕获，属于linux设备模型中热插拔机制
//产生一个KOBJ_ADD的uevent事件，通过netlink机制和用户空间通信，这个driver_register中已经分析过了
    bus_probe_device(dev);//------------给设备探测相应的驱动开始寻找设备所对应的驱动------------  去bus上找dev对应的drv,主要执行__device_attach,主要进行match,sys_add,执行probe函数和绑定等操作
    if (parent)
        klist_add_tail(&dev->p->knode_parent, &parent->p->klist_children);////把设备添加到父设备的children列表中
建立设备与总线间的父子关系， 如果设备有父设备，将它加入parent的子设备链中 */
    if (dev->class) {//如果设备的属于某个设备类，比如Mass storage，HID等等
        mutex_lock(&dev->class->p->mutex);  如果改dev有所属类，则将dev的添加到类的设备列表里面
        /* tie the class to the device */
       klist_add_tail(&dev->knode_class,&dev->class->p->klist_devices);//将设备挂接在其设备类上面，把设备添加到class的设备链表中，完成关联

        /* notify any interfaces that the device is here */
        list_for_each_entry(class_intf,&dev->class->p->interfaces, node)
            if (class_intf->add_dev)
                class_intf->add_dev(dev, class_intf);//通知有新设备加入  ，//执行改dev的class_intf->add_dev(),这个有个好处，就是只有设备匹配注册成功了，才进行其它的注册工作(如字符设备的注册，生成/dev/***节点文件)以及部分初始化工作。
        mutex_unlock(&dev->class->p->mutex);
    }

2.2  bus_probe_device

//为设备找到一个驱动
void bus_probe_device(struct device *dev)
{
    struct bus_type *bus = dev->bus;//获得设备的隶属的总线，该值在设备初始化时设置
    struct subsys_interface *sif;
    int ret;
    if (!bus)
        return;
    if (bus->p->drivers_autoprobe) {
        ret = device_attach(dev);//-------尝试为该设备找一个driver-------
        WARN_ON(ret < 0);
    }
    mutex_lock(&bus->p->mutex);
    list_for_each_entry(sif, &bus->p->interfaces, node)
        if (sif->add_dev)
            sif->add_dev(dev, sif);
    mutex_unlock(&bus->p->mutex);
}

2.3 device_attach

/**
 * device_attach - 尝试为设备寻找到一个驱动
 *遍历设备隶属的总线上所有的driver，然后调用driver_probe_device匹配设备和驱动，成功就结束循环退出
 *成功返回值为1，失败为0，-ENODEV表示设备没有被注册
 */
int device_attach(struct device *dev)
{
    int ret = 0;

    device_lock(dev);
    if (dev->driver) {//如果设备已经有驱动  ,如果设备已经依附于某个驱动，进行绑定
        if (klist_node_attached(&dev->p->knode_driver)) {
            ret = 1;
            goto out_unlock;
        }
        ret = device_bind_driver(dev);  如果设备已经依附于某个驱动，进行绑定
        if (ret == 0)
            ret = 1;
        else {
            dev->driver = NULL;
            ret = 0;
        }
    } else {//设备没有驱动
        pm_runtime_get_noresume(dev);
        ret = bus_for_each_drv(dev->bus, NULL, dev, __device_attach);-------遍历总线上的driver链表-------
        pm_runtime_put_sync(dev);
    }
out_unlock:
    device_unlock(dev);
    return ret;
}

2.4 bus_for_each_drv

/**
 * bus_for_each_drv - driver迭代器
 * @bus: 设备隶属的总线
 * @start: 迭代器轮训的起始元素
 * @data: 传递给回调函数的参数
 * @fn: 回调函数
 */
int bus_for_each_drv(struct bus_type *bus, struct device_driver *start,
             void *data, int (*fn)(struct device_driver *, void *))
{
    struct klist_iter i;
    struct device_driver *drv;
    int error = 0;

    if (!bus)
        return -EINVAL;

    klist_iter_init_node(&bus->p->klist_drivers, &i,start ? &start->p->knode_bus : NULL);
    while ((drv = next_driver(&i)) && !error)
        error = fn(drv, data);//-------对于总线中的每个driver调用fn函数进行匹配，fn为__device_attach-------
    klist_iter_exit(&i);
    return error;
}

2.5  __device_attach

static int __device_attach(struct device_driver *drv, void *data)
{
    struct device *dev = data;

    if (!driver_match_device(drv, dev))//设备和驱动是否匹配函数，成功就继续下面，否则退出,将调用总线的match函数进行匹配
        return 0;

    return driver_probe_device(drv, dev);//-------设备和驱动匹配成功，调用probe函数-------
}-

2.6 driver_probe_device

int driver_probe_device(struct device_driver *drv, struct device *dev)
{
    int ret = 0;

    if (!device_is_registered(dev))//如果设备已经被注册过了，直接退出
        return -ENODEV;

    pr_debug("bus: '%s': %s: matched device %s with driver %s\n",
         drv->bus->name, __func__, dev_name(dev), drv->name);

    pm_runtime_get_noresume(dev);
    pm_runtime_barrier(dev);
    ret = really_probe(dev, drv);//-------继续调用really_probe函数-------
    pm_runtime_put_sync(dev);
    return ret;
}

2.7 really_probe

static int really_probe(struct device *dev, struct device_driver *drv)
{
    int ret = 0;

    atomic_inc(&probe_count);
    pr_debug("bus: '%s': %s: probing driver %s with device %s\n",
         drv->bus->name, __func__, drv->name, dev_name(dev));
    WARN_ON(!list_empty(&dev->devres_head));

    dev->driver = drv;//匹配好后，将驱动信息记录到设备内部
    if (driver_sysfs_add(dev)) {
        printk(KERN_ERR "%s: driver_sysfs_add(%s) failed\n",
            __func__, dev_name(dev));
        goto probe_failed;
    }

    if (dev->bus->probe) {//如果总线存在probe函数，则调用总线的probe函数
        ret = dev->bus->probe(dev);
        if (ret)
            goto probe_failed;
    } else if (drv->probe) {
        ret = drv->probe(dev);//如果总线中没有probe函数，则调用驱动的probe函数
        if (ret)
            goto probe_failed;
    }

    driver_bound(dev);//将设备加入到驱动支持的设备链表中，一个设备需要一个驱动，一个驱动支持多个设备
    ret = 1;
    atomic_dec(&probe_count);
    wake_up(&probe_waitqueue);
    return ret;
}

在驱动或者总线的probe函数中，一般会在/dev/目录先创建相应的设备节点，这样应用程序就可以通过该设备节点来使用设备了。