Linux内核中SPI/I2c子系统剖析

Linux内核中，SPI和I2C两个子系统的软件架构是一致的，且Linux内核的驱动模型都以bus,driver,device三种抽象对象为基本元素构建起来。下文的分析将主要用这三种抽象对象的创建过程及其相互调用关系和作用来进行说明。

1.      SPI各对象的初始流程

1.1 创建spi_bus_type总线

postcore_initcall(抽象层spi.c中)

bus_register(&spi_bus_type);

class_register(&spi_master_class);

1.2 把板级信息注册到全局链表中

embedsky_evm_dev_cfg(arch_initcall(customize_machine) -->init_machine()中)

spi1_init

spi_register_board_info(am335x_spi1_slave_info,  ..)

static struct spi_board_info am335x_spi1_slave_info[] = {

       {

                .modalias      = "smb380",

                .platform_data = &Acceleration_sensor,

                .irq           = -1,

                .mode                  =SPI_MODE_0,

                .max_speed_hz  = 120000,

                .bus_num       = 2,

                .chip_select   = 0,

       },

};

                    list_add_tail(&bi->list, &board_list);//把当前boardinfo放到全局board_list中

         list_for_each_entry(master, &spi_master_list, list)//此时spi_master_list中没有内容，故下面两条语句不执行

spi_match_master_to_boardinfo(master, &bi->board_info)

                           spi_new_device(master, bi);// =spi_alloc_device() +　spi_add_device

1.3 创建platform总线上的平台特定spi device

arch_initcall(omap2_init_devices);//创建特定spi device

omap_init_mcspi();// device name: "omap2_mcspi"

           omap_mcspi_init

                    omap_device_build

                             omap_device_build_ss

                                       omap_device_alloc

                                       omap_device_register

1.4 创建platform总线上的平台特定spi driver

subsys_initcall(具体spi设备驱动文件spi-omap2-mcspi.c中)

platform_driver_probe(&omap2_mcspi_driver, omap2_mcspi_probe);//drive name: "omap2_mcspi"，使用name在platform虚拟总线上进行匹配

spi_alloc_master

INIT_WORK(&mcspi->work, omap2_mcspi_work);

spi_register_master

         list_for_each_entry(bi, &board_list, list)//根据bi,一个master可以对应多个slave

                   spi_match_master_to_boardinfo(master, &bi->board_info);

                            spi_new_device(master, bi);

                                     spi_alloc_device(master)

                                     spi_setup(spi)// spi->master->setup(spi);

                                     spi_add_device ()

1.5 用户创建spi_bus_type上的driver（名字匹配spi master）

module_init(spidev_init);

spi_register_driver(&spidev_spi_driver);//spi device & spi driver匹配(device modalias和driver name相同)后，执行该driver的probe函数

           spidev_probe

                    device_create(..."spidev%d.%d" ..)//spi_driver创建设备：spidevX.Y,让该device的->p->driver_data为spi_device，换言之，spi_driver只是一个桥梁，应用层open spi driver时候获得该device，继而在别的操作如release、read/write时通过该device获取spi_device，即实际让spi工作的只是spi_device,而spi_device也是通过其对应的spi_master进行的，如spi_setup,transfer等。另，spi_master和这里创建的spidevX.Y是放在sys/class/spi_master及sys/class/spidev目录下的，并没有对应的bus和driver。 

2.      I2C子系统启动流程

2.1 板级相关的初始化：

包括1）板级信息注册到全局链表__i2c_board_list；

2）注册i2c device到platform总线上。

embedsky_evm_dev_cfg(arch_initcall(customize_machine) -->init_machine()中)

i2c2_init

         omap_register_i2c_bus(3, 100, am335x_i2c_boardinfo2。。

i2c_register_board_info//注册板级i2c信息到__i2c_board_list

omap_i2c_add_bus(bus_id);

         omap2_i2c_add_bus(bus_id);

                   omap_device_build// 创建platform device："omap_i2c"

                            omap_device_build_ss

2.2 platform总线上i2c相关driver和device的注册

I2c driver 到platform总线上，该总线上的i2c driver & i2c device匹配后：

I2c adapter device注册到i2c_bus_type总线，i2c client device注册到i2c_bus_type总线

subsys_initcall(omap_i2c_init_driver);

           platform_driver_register(&omap_i2c_driver);//以"omap_i2c"名字匹配后调用相关probe

            omap_i2c_probe

                    //omap i2c 本身的一些初始化

                    //设置i2c板级特定信息到该driver对应的device上，比如slave对应的adapter(master)，设置该adapter的algo

                    i2c_add_numbered_adapter

                             i2c_add_adapter(adap);

                             i2c_register_adapter(adap);//把adapter device（device类型为i2c_adapter_type）注册到i2c_bus_type上，该总线以id进行匹配

                                     __process_new_adapter

                                                i2c_do_add_adapter

                                                         i2c_detect(adap, driver);

                                                          i2c_detect_address(temp_client, driver);

                                                                   i2c_new_device(adapter, &info);//把client（device类型为i2c_client_type）注册到i2c_bus_type上

2.3 i2c使用者

用户新建并注册i2c driver到i2c_bus_type上，通过id和i2c client device（板级信息中的type字段）匹配后调用用户新建driver的probe函数。

同样的，作为master的adapter抽象为一个device，挂载到i2c_bus_type总线上，但是没有相应的driver与之匹配，因为数据流是上层用户如这里的i2c使用者创建的driver call对应的client device，该client device有与之匹配的adapter device。一般情况下，driver的目的是让上层用户调用对应device拥有的接口，这里的i2c adapter和i2c client是同级，只需要client有对应adapter的连接通路，adapter自己就不需要自己的driver。这种方式和spi子系统是一样的：

1） driver的作用是作为暴露在外部的接口，内部的实际操作放置于device中；

2） 对于硬件上存在master和slave概念的驱动，device中也会包括master和slave两个device，且这两个device之间互相联系（使用结构体中的指针）。

3.      从文件角度看spi/i2c子系统的地位及其构成