1. 设备树概念

1.1.设备树感性认识

设备树(Device Tree)，将这个词分开就是“设备”和“树”，描述设备树的文件叫做DTS(Device Tree Source)，这个DTS 文件采用树形结构描述板级设备，比如CPU 数量、 内存基地址、IIC 接口上接了哪些设备、SPI 接口上接了哪些设备等等。
设备树是树形数据结构，具有描述系统中设备的节点。每个节点都有描述所代表设备特征的键值对。每个节点只有一个父节点，而根节点则没有父节点。

1.2.DTS、DTB、DTC

DTS：设备树源码文件；
DTB：将DTS编译后得到的二进制文件；
DTC：DTS的编译工具，其源码在内核的scripts\dtc目录下。
基于同样arm架构的CPU有很多，同一个CPU会制作很多配置不一的板子，如何正确的编译所选的板子的DTS文件呢？在内核的arch/arm/boot/dts/Makefile中：

dtb-$(CONFIG_ARCH_XXX) += xxx.dtb
dtb-$(CONFIG_ARCH_XXX) += xxx-sip.dtb
dtb-$(CONFIG_ARCH_XXX) += xxx.dtb
dtb-$(CONFIG_ARCH_XXX) += xxx.dtb

例如xxxx的开发板，只要设置CONFIG_ARCH_xxx=y,所有用到这颗SOC的DTS都会编译成DTB。如果后续还用到了这颗SOC设计的开发板，只要新建一个DTS文件，并将对应名称的DTB文件名加到dtb-$(CONFIG_ARCH_xxx)中，在编译设备树时就会将DTS编译为二进制的DTB文件。

1.3.Device Tree语法

以下语法分析均以xxx.dts为例。

1.3.1. dtsi头文件

设备树的头文件扩展名为 .dtsi。以xxx.dts为例，其包含以下头文件。

#include "skeleton.dtsi"#include xxx.h"#include "xxx-clocks.dtsi"#include "xxx-pinctrl.dtsi"#include "xxx-camera.dtsi"

需要注意的是.dts文件不但可以引用.dtsi文件，还可以引用.h文件和其他的.dts文件。
Q1:每一个.dtsi和.dts都有自己的根节点，但是一个设备树文件只允许有一个根节点，DTC如何处理？
将根节点合并，保留最后一级的根节点。包含的头文件内容会被展开，展开的位置在/memory和/cpus之间。（存疑，只用xxx.dts编译过）
Q2:如果包含过程中有重复的compatible，DTC怎么处理？
编译时不会报错，会生成两个compatible属性一样的节点。

1.3.2. 设备节点

设备树中的每一个节点都按照以下格式命名：

node-name@unit-address

node-name表示节点名称，它的长度范围应该是1~31个字符，可以由以下的字符组成：

表 2-1节点名称的有效字符

节点名称应以较低或大写字符开头，并应描述设备的一般类别。节点的单位地址特定于节点所在的总线类型。它由表2-1中字符集中的一个或多个ASCII字符组成。单位地址必须与节点的reg属性中指定的第一个地址匹配。如果节点没有reg属性，则必须省略@unit-address，并且单独使用节点名称将节点与树中相同级别的其他节点区分开来。对于reg格式和单位地址，特定总线的绑定可能会指定附加更具体的要求。
根节点没有节点名称或单位地址。它由正斜杠(/)标识。

图 2-1节点名称示例

在图2-1中，节点名称为cpu的两个节点通过uint-address 0和1区分；节点名称为ethernet的两个节点通过uint-address fe002000和fe003000区分。
在设备树中经常会看到以下设备名称：

watchdog: watchdog@04009800

冒号前的是节点标签（label）,冒号后是节点名称。引入label的目的是方便访问节点，可以直接通过&label来访问这个节点。比如上述节点就可以使用&watchdog来访问。

1.3.2.1. 通用名称建议

节点的名称应该有些通用，反映设备的功能，而不是其精确的编程模型。如适用，名称应为以下选择之一：

• adc				• accelerometer
• atm				• audio-codec
• audio-controller	• backlight:• bluetooth			• bus
• cache-controller	• camera
• can				• charger
• clock:			• clock-controller
• compact-flash		• cpu
• cpus				• crypto
• disk				• display
• dma-controller	• dsp
• eeprom			• efuse:• mdio				• memory
• memory-controller	• mmc
• mmc-slot			• mouse
• nand-controller	• nvram
• oscillator		• parallel
• pc-card			• pci
• pcie				• phy
• pinctrl			• pmic
• pmu				• port
• ports				• pwm

1.3.2.2. 路径名称

通过指定从根节点到所需节点的完整路径（通过所有子节点），可以唯一识别devicetree中的节点。
指定设备路径的约定是：

 /node-name-1/node-name-2/.../node-name-N

例如，在图2-1中，到cpu#1的设备路径为：

/cpus/cpu@1

/为根节点，在保证完整路径明确的前提下，可以省略uint-address。

1.3.3. 属性

设备树中的每个节点都有描述节点特性的属性。属性由名称和值组成。

1.3.3.1. 属性名称

属性名称的长度范围应该是1~31个字符，可以由以下的字符组成：

非标准属性名称应指定唯一的字符串前缀，例如股票代号，用于标识定义该属性的公司或组织的名称。示例：

xxx,pin-function = <6>;fsl,channel-fifo-len
		linux,network-index
		ibm,ppc-interrupt-server#s

1.3.3.2. 属性值

属性值是包含与属性关联的信息的零或多个字节的数组。

big-endian和little-endian(大小端)：
big-endian：是指低地址端存放高位字节；little-endian：是指高地址端存放低位字节；

1.3.3.3. 标准属性

1. Compatible(兼容)

示例：

compatible =“fsl,mpc8641”,“ns16550”;

在此示例中，操作系统将首先尝试查找支持fsl,mpc8641-uartmpc8641的设备驱动程序。如果找不到驱动程序，然后，它将尝试定位受支持的更通用的ns16550设备类型驱动程序 。

一般驱动程序文件都会有个OF匹配表，此匹配表保存着一些compatible值，如果设备节点的 compatible属性值和OF匹配表中的任何一个值相等，那么就表示设备可以使用这驱动。比如在文件drvier/misc/memctrl.c中：

static struct of_device_id_xxx_memctrl_of_match[] = {{ .compatible = "xxxx,memctrl", },{},};

对应的，在arch/arm/boot/dts/xxx.dts中有：

memctrl: memctrl {
	  compatible = "xxxx,memctrl";
	  reg = <0x0121B000 0x1044>;
	  clocks = <&sdram_bandw_clk>, <&mem_axi_clk>;
	  clock-names = "sdram_bandwidth_clk", "mem_axi_clk";
	  interrupts = <GIC_SPI INT_SDRAM IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
	  interrupt-controller;
	  #interrupt-cells = <1>;};

1. Model(型号)

示例：

model =“fsl,MPC8349EMITX”；

1. Phandle(pointer handle)

示例：

pic@10000000 {phandle = <1>;interrupt-controller;};

定义了1的phandle值。另一个设备节点可以引用phandle值为1的pic节点：

another-device-node {interrupt-parent = <1>;};

1. Status

1. #address-cells and #size-cells

#address-cells = <1>;#size-cells = <0>;

表示reg属性中有一个u32表示address，没有表示reg大小的数据，所以：
reg = <0x0>; 即reg的起始地址为0x0，不描述其大小

#address-cells = <1>;#size-cells = <1>;

表示reg属性中有一个u32表示address，有一个u32表示size，所以：
reg = <0x00000000 0x00040000>; 即reg的起始地址为0x00000000，大小是0x00040000

1. Reg

示例：
假设系统芯片中的设备包含两个寄存器块，SOC中偏移0x3000的32字节块和偏移0xFE00的256字节块。reg属性的编码如下（假设#address-cells和#size-cells值为1）：

reg=<0x3000 0x20 0xFE00 0x100>；

1. virtual-reg

1. Ranges

示例：

soc {
	compatible = "simple-bus";#address-cells = <1>;#size-cells = <1>;
	ranges = <0x0 0xe0000000 0x00100000>;
	serial {
		device_type = "serial";
		compatible = "ns16550";
		reg = <0x4600 0x100>;
		clock-frequency = <0>;
		interrupts = <0xA 0x8>;
		interrupt-parent = <&ipic>;};};

soc节点指定了<0x0 0xe0000000 0x00100000>；此属性值指定对于1024KB范围的地址空间，在物理0x0处寻址的子节点映射到物理0xe0000000的父地址。通过这种映射，串行设备节点可以通过0xe0004600地址的加载或存储、0x4600（在注册表中指定）的偏移量以及范围中指定的0xe0000000映射寻址。

1. dma-ranges

1. Name(已弃用)

1. device_type

1.3.4. 基本设备节点类型

所有设备树文件均要包含一个根文件，并且所有设备树文件均应在根节点下存在以下节点：

• 1个/cpus节点
• 至少一个/memory节点

使用说明：R = 必需，O = 可选，OR = 可选但推荐，SD = 参见定义，所有其他的标准属性均可接受，但可选

1.3.4.1. Root node

devicetree有一个单独的根节点，所有其他设备节点都是它的后代。根节点的完整路径为/。

1.3.4.2. /aliases节点

设备树文件可能具有一个别名节点（/aliases），该节点定义一个或多个别名属性。别名节点应位于设备树的根节点，并且具有节点名称/别名。/aliases节点的每个属性都定义了一个别名。属性名称指定别名。属性值指定设备树中节点的完整路径。例如，属性serial0 = "/simple-bus@fe000000/serial@llc500"定义了别名serial0。
别名的命名规则如下：

1.3.4.3. /memory节点

所有设备树都需要内存设备节点，并描述系统的物理内存布局。如果系统具有多个范围的内存，则可以创建多个内存节点，或者可以在单个内存节点的reg属性中指定范围。

/memory节点的属性要求如下：

在xxx.dts中

memory { reg =  <0x40000000 0x10000000>;   起始地址0x40000000 长度0x10000000（32MB）	};

1.3.4.4. /chosen 节点

/chosen 节点不代表系统中的实际设备，而是描述了在运行时由系统固件选择或指定的参数。它应该是根节点的子节点。

示例：

chosen {bootargs = "root=/dev/nfs rw nfsroot=192.168.1.1 console=ttyS0,115200";};

1.3.4.5. /cpus节点属性

所有设备树均需要/cpus/cpu节点。它并不代表系统中的真实设备，而是作为代表系统cpu的子cpu节点的容器。

1.3.5. 中断映射

在设备树中，存在逻辑中断树，该逻辑中断树表示平台硬件中断的层次结构和路由。在设备树中，使用interrupt-parent属性表示中断源与中断控制器的物理连线。代表产生中断的设备节点包含一个中断父属性，该属性具有一个虚拟值，指向给设备的中断所路由到的设备（通常是中断控制器）。

如果产生中断的设备不具有中断父属性，则假定其中断父节点为其设备父节点。每个中断产生设备都包含一个中断属性，该属性的值描述该设备的一个或多个中断源。每个源都用称为中断描述符表示。中断描述符的格式和含义是特定于中断域的，即，取决于中断域根节点上节点的属性。中断域的根使用#interrupt-cells属性定义对中断描述符进行编码所需的值数量。

中断域是解释中断描述符的上下文。中断域的根可以是中断控制器（interrupt controller）或中断连接器（interrupt nexus）：

• 中断控制器是物理设备，需要一个驱动程序来处理通过它路由的中断。它还可能级联到另一个中断域。中断控制器由设备树中该节点上的interrupt-controller指定。
• 中断连接器定义了一个中断域和另一个中断域之间的转换。翻译基于特定领域和总线的信息。使用interrupt-map属性在域之间进行转换。例如，PCI控制器设备节点可以是一个中断连接器，定义从PCI中断命名空间（INTA、INTB等）到具有中断请求(IRQ)编号的中断控制器的转换。
  

1.3.5.1. Interrupts

示例：

interrupts = <GIC_SPI INT_DMA IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;

1.3.5.2. interrupt-parent

示例：

interrupt-parent = <&gpe>;

1.3.5.3. interrupts-extended

示例：

interrupts-extended = <&pic 0xA 8>, <&gic 0xda>;

1.3.5.4. #interrupt-cells

1.3.5.5. interrupt-controller

1.4.Device Tree binary格式

Devicetree Blob (DTB)格式是Devicetree数据的平面二进制编码。它用来在软件程序之间交换设备数据。例如，在引导操作系统时，固件将向操作系统内核传递一个DTB。

DTB格式将devicetree数据编码为一个单一的、线性的、无指针的数据结构。它由一个小标题组成，接下来是三个大小可变的部分:内存保留块、结构块和字符串块这些应该按照这个顺序出现在扁平的devicetree中。

因此。当按地址加载到内存中时，设备树结构作为一个整体。将类似于图中的图表。

1.4.1. dt_header

设备树的头部是由以下C结构体定义的。所有字段都是32位整数，以big-endian格式存储。

struct fdt_header {此字段应包含值0xd00dfeed(big-endian)
	uint32_t magic;			 /* magic word FDT_MAGIC */此字段应包含设备数据结构的总大小（字节）。该大小应包含结构的所有部分：报头、内存预留块、结构块和字符串块，以及块之间或最终块之后的自由空间间隙。
	uint32_t totalsize;		 /* total size of DT block */此字段应包含结构块从标题开始的字节偏移
	uint32_t off_dt_struct;		 /* offset to structure */此字段应包含从标题开始的字符串块的字节偏移量
	uint32_t off_dt_strings;	 /* offset to strings */此字段应包含从标题开始的内存保留块的字节偏移量
	uint32_t off_mem_rsvmap;	 /* offset to memory reserve map */此字段应包含设备数据结构的版本
	uint32_t version;		 /* format version */此字段应包含设备所用版本向后兼容的最低版本数据结构
	uint32_t last_comp_version;	 /* last compatible version *//* version 2 fields below */此字段应包含系统引导CPU的物理ID。它应与设备树中CPU节点的reg属性中给定的物理ID相同
	uint32_t boot_cpuid_phys;	 /* Which physical CPU id we're booting on *//* version 3 fields below */此字段应包含字符串块部分的字节长度
	uint32_t size_dt_strings;	 /* size of the strings block *//* version 17 fields below */此字段应包含结构块部分的字节长度
	uint32_t size_dt_struct;	 /* size of the structure block */};

1.4.2. memory reservation block

内存保留块向客户端程序提供物理内存中被保留的区域的列表，这些内存不用于一般的内存分配，目的是保护重要的数据结构不被客户端程序覆盖。这个区域包括了若干的reserve memory描述符。每个reserve memory描述符是由address和size组成。其中address和size都是用U64来描述：

struct fdt_reserve_entry {uint64_t address;uint64_t size;};

1.4.3. Structure block

结构块描述了设备树本身的结构和内容。它由若干的分片组成，每个分片开始位置都是保存了令牌(token)，以此来描述该分片的属性和内容。

• FDT_BEGIN_NODE (0x00000001):该token描述了一个node的开始位置，紧挨着该token的就是node name（包括unit address）
• FDT_END_NODE (0x00000002):该token描述了一个node的结束位置
• FDT_PROP (0x00000003):该token描述了一个property的开始位置，该token之后是两个u32的数据。它们之后就是长度为len的具体的属性值数据。

struct {uint32_t len; 表示该property value data的size。
uint32_t nameoff; 表示该属性字符串在device tree strings block的偏移值}

• FDT_NOP (0x00000004)：被解析设备树的程序忽略，可用于覆盖其他属性，以删除它
• FDT_END (0x00000009)：标记结构块的结束
  所以，一个DTB的结构块可能如下：

(optionally) any number of FDT_NOP tokens
FDT_BEGIN_NODE token:--node’s name--paddings
For each property of the node:   --FDT_NOP(optionally)   --FDT_PROP token 
                   --property    
all child nodes in this format(optionally) any number of FDT_NOP tokens
FDT_END_NODE token

1.4.4. Strings Block

定义了各个node中使用的属性的字符串表。由于很多属性会出现在多个node中，因此，所有的
属性字符串组成了一个string block。这样可以压缩DTB的size。

1.5.Linux解析设备树

设备树描述了设备的详细信息，这些信息包括数字类型的、字符串类型的、数组类型的，我们在编写驱动时需要去获取这些信息。Linux内核提供一系列以of_开头的函数来获取设备树信息，这些函数的原型都定义在include/linux/of.h中。
设备以节点的形式挂在设备树上，Linux内核使用device_node结构体来描述一个节点，其定义在include/linux/of.h中：

struct device_node {const char *name;     device node name	const char *type;     对应device_type的属性
	phandle phandle;      对应该节点的phandle属性	const char *full_name;  从“/”开始的，表示该node的full path

	Struct 	property *properties;      该节点的属性列表
如果需要删除某些属性，kernel并非真的删除，而是挂入到deadprops的列表	struct	 property *deadprops;/* removed properties */parent、child以及sibling将所有的device node连接起来
	Struct 	device_node *parent;  
	Struct 	device_node *child;
	Struct 	device_node *sibling;通过该指针可以获取相同类型的下一个node
	Struct 	device_node *next;/* next device of same type */通过该指针可以获取node global list下一个node	struct	 device_node *allnext;/* next in list of all nodes */struct	 kobject kobj;unsigned long _flags;void*data;#if defined(CONFIG_SPARC)const char *path_component_name;unsigned int unique_id;struct of_irq_controller *irq_trans;#endif};

1.5.1. 查找节点的 OF函数

1.5.1.1. of_find_node_by_name

功能 :
Find a node by its “name” property
函数

struct device_node *of_find_node_by_name(struct device_node *from,const char *name)

参数 :

@from：开始查找的节点，如果为NULL表示从根节点开始查找整个设备树。
@name:：要查找的节点名字。

返回值:
找到的节点，如果为NULL表示查找失败。

1.5.1.2. of_find_node_by_path

功能 :
Find a node matching a full OF path
函数 :

struct device_node *of_find_node_by_path(const char *path)

参数 :
@path: 完整的匹配路径
返回值 :
找到的节点，如果为NULL表示查找失败。

1.5.1.3. of_find_node_by_type

功能
Find a node by its “device_type” property
函数

struct device_node *of_find_node_by_type(struct device_node *from,const char *type)

参数

@from：开始查找的节点，如果为NULL表示从根节点开始查找整个设备树
@type:	要查找的节点类型

返回值
找到的节点，如果为NULL表示查找失败。

1.5.1.4. of_find_compatible_node

功能
通过device_type和compatible查找指定节点
函数

struct device_node *of_find_compatible_node(struct device_node *from,const char *type, const char *compatible)

参数

@from：开始查找的节点，如果为NULL表示从根节点开始查找整个设备树
@type:	要查找的节点device_type属性
@compatible：节点的compatible属性列表

返回值
找到的节点，如果为NULL表示查找失败。

1.5.1.5. of_find_node_with_property

功能
通过属性名查找指定节点
函数

struct device_node *of_find_node_with_property(struct device_node *from,const char *prop_name)

参数

@from：开始查找的节点，如果为NULL表示从根节点开始查找整个设备树
@type:	要查找的节点属性名称

返回值
找到的节点，如果为NULL表示查找失败。

1.5.2. 查找父 /子节点的 OF函数

1.5.2.1. of_get_parent

功能
函数用于获取指定节点的父节点(如果有父节点的话 )
函数

struct device_node *of_get_parent(const struct device_node *node)

参数

@node:要查找父节点的节点

返回值
找到的父节点

1.5.2.2. of_get_next_available_child

功能
获取子节点，并跳过status = "disabled"的节点
函数

struct device_node *of_get_next_available_child(const struct device_node *node,struct device_node *prev)

参数

@node:	父节点
@prev:当前父节点的上一个子节点, 如果为空，则获取第一个子节点

返回值
找到的子节点

1.5.3. 提取属性值的 OF函数

Linux内核使用struct property来保存节点的属性，其定义在/include/linux/of.h中：

struct property {char	 *name;      属性的名称	int	 length;      属性的长度	void	 *value;     属性的值	struct property *next;   下一个属性	unsigned long _flags;     
	unsigned int unique_id;struct bin_attribute attr;};

1.5.3.1. of_find_property

功能
寻找指定的属性
函数

struct property *of_find_property(const struct device_node *np,
				  const char *name,
				  int *lenp)

参数

@np:	设备节点
@name:属性名称
@lenp:属性的字节数

返回值
找到的属性

1.5.3.2. 读取属性中u8、u16、u32和u64类型的数组数据

当设置sz为1时，就是读取一个数据，Linux内核也是这么封装的。

int of_property_read_u8_array(const struct device_node *np, const char *propname, u8 *out_values, size_t sz)int of_property_read_u16_array(const struct device_node *np, const char *propname, u16 *out_values, size_t sz)int of_property_read_u32_array(const struct device_node *np, const char *propname, u32 *out_values,size_t sz)int of_property_read_u64(const struct device_node *np, const char *propname, u64 *out_value)

1.5.3.3. of_property_read_string

功能
找到并读取属性字符串
函数

int of_property_read_string(struct device_node *np, const char *propname,const char **out_string)

参数

@np:	设备节点
@propname:属性名称
@out_string:读取的字符串

返回值

0：读取成功-EINVAL：属性不存在-ENODATA：属性没有这个值-EILSEQ：字符串不是以空字符’\0’结尾

2. 设备树解析流程

2.1.内核启动并获取设备树

在uboot引导内核的时候，会将设备树在物理内存中的物理起始内存地址传递给Linux内核，然后Linux内核在unflattern_device_tree中解析设备镜像，并利用扫描到的信息创建由device node构成的链表，全局变量of_allnodes指向链表的根节点，设备树的每一个节点都由一个struct device_node与之对应。
unflatten_device_tree的意思是解开设备树，在这个函数里调用了__unflatten_device_tree这一函数：

/**
 * __unflatten_device_tree - create tree of device_nodes from flat blob
 *
 * unflattens a device-tree, creating the
 * tree of struct device_node. It also fills the "name" and "type"
 * pointers of the nodes so the normal device-tree walking functions
 * can be used.
 * @blob: The blob to expand
 * @mynodes: The device_node tree created by the call
 * @dt_alloc: An allocator that provides a virtual address to memory
 * for the resulting tree
 */static void __unflatten_device_tree(struct boot_param_header *blob, struct device_node **mynodes, void * (*dt_alloc)(u64 size, u64 align))

所以，现在为止，我们得到了一个名为of_allnodes的struct *device_node，它指向了设备树展开后的device_node树，后续的操作都是基于device_node树。

2.2.创建platform_device

内核从启动到创建设备的过程大致如下：
在do_initcalls中会传递level给do_initcall_level来调用不同层次的初始化函数，level的对应关系见linux-3.10/include/linux/init.h 第196行。
在这个初始化过程中，会调用一个customize_machine的函数。

2.3.Platform driver注册流程

此节分析Platform driver的注册流程，以memctrl驱动的注册为例分析。关于系统调用驱动初始化函数的流程分析，参考自动初始化机制章节。本章节分析从设备驱动文件的xxx_init函数开始分析。

2.3.1. struct platform_driver

platform_driver是在device_driver之上的一层封装，其结构如下：

struct platform_driver {int (*probe)(struct platform_device *);   探测函数	int (*remove)(struct platform_device *);  驱动卸载时执行	void (*shutdown)(struct platform_device *);  关机时执行函数	int (*suspend)(struct platform_device *, pm_message_t state);  挂起函数	int (*resume)(struct platform_device *);     恢复函数	struct device_driver driver;           管理的driver对象	const struct platform_device_id *id_table;   匹配时使用};

2.3.2. struct device_driver

struct device_driver是系统提供的基本驱动结构：

struct device_driver {const char		 *name;  驱动名称	struct bus_type		 *bus; 所属总线	struct module		 *owner; 模块拥有者	const char		 *mod_name; 内建的模块使用
	bool suppress_bind_attrs;	 是否绑定到sysfs	const struct of_device_id 	*of_match_table; 设备树匹配表	const struct acpi_device_id 	*acpi_match_table; ACPI匹配表	int (*probe) (struct device *dev);  探测设备	int (*remove) (struct device *dev); 与设备脱离时调用	void (*shutdown) (struct device *dev); 在关机时关闭设备	int (*suspend) (struct device *dev, pm_message_t state); 使设备进入睡眠模式调用	int (*resume) (struct device *dev);  唤醒设备时调用	const struct attribute_group **groups; 自动创建的默认属性组	const struct dev_pm_ops *pm;  设备的功耗管理	struct driver_private *p; 驱动的私有数据};

2.3.3. platform_driver_register

Platform_driver的注册接口是platform_driver_register，其定义如下：

int platform_driver_register(struct platform_driver *drv){
	drv->driver.bus = &platform_bus_type;  设置总线类型	if (drv->probe)    确认定义了probe函数     
		drv->driver.probe = platform_drv_probe;  里面实际调用的是drv的probe函数	if (drv->remove)
		drv->driver.remove = platform_drv_remove;if (drv->shutdown)
		drv->driver.shutdown = platform_drv_shutdown;return driver_register(&drv->driver);}

platform_driver_register接口是为注册总线驱动做一些准备工作，定义了总线类型，设置了driver的部分接口，最后driver_register会向总线注册驱动

2.3.4. driver_register

int driver_register(struct device_driver *drv){int ret;struct device_driver *other;BUG_ON(!drv->bus->p);if ((drv->bus->probe && drv->probe) ||(drv->bus->remove && drv->remove) ||(drv->bus->shutdown && drv->shutdown))printk(KERN_WARNING "Driver '%s' needs updating - please use ""bus_type methods\n", drv->name);
	other = driver_find(drv->name, drv->bus); 检查驱动是否已经注册	if (other) {printk(KERN_ERR "Error: Driver '%s' is already registered, ""aborting...\n", drv->name);return -EBUSY;}
	ret = bus_add_driver(drv);   driver_register的主要工作放在了这里	if (ret)return ret;
	ret = driver_add_groups(drv, drv->groups); 主要是在sysfs添加驱动属性	if (ret) {bus_remove_driver(drv);return ret;}kobject_uevent(&drv->p->kobj, KOBJ_ADD);   涉及到uevent，暂时不分析	return ret;}

2.3.5. bus_add_driver

由以上分析可知，驱动的注册，重点在bus_add_driver（）函数，它会向总线添加驱动：

Drivers/base/bus.cint bus_add_driver(struct device_driver *drv){struct bus_type *bus;struct driver_private *priv;  包含与驱动相关的kobject和klist结构	int error = 0;

	bus = bus_get(drv->bus);  获取设备所属的总线类型	if (!bus)return -EINVAL;pr_debug("bus: '%s': add driver %s\n", bus->name, drv->name);

	priv = kzalloc(sizeof(*priv), GFP_KERNEL);if (!priv) {
		error = -ENOMEM;goto out_put_bus;}klist_init(&priv->klist_devices, NULL, NULL);
	priv->driver = drv;
	drv->p = priv;
	priv->kobj.kset = bus->p->drivers_kset;
	error = kobject_init_and_add(&priv->kobj, &driver_ktype, NULL, "%s", drv->name);if (error)goto out_unregister;klist_add_tail(&priv->knode_bus, &bus->p->klist_drivers);if (drv->bus->p->drivers_autoprobe) { 如果设置了自动探测
		error = driver_attach(drv);if (error)goto out_unregister;}module_add_driver(drv->owner, drv);

	error = driver_create_file(drv, &driver_attr_uevent);if (error) {printk(KERN_ERR "%s: uevent attr (%s) failed\n",__func__, drv->name);}
	error = driver_add_attrs(bus, drv);if (error) {/* How the hell do we get out of this pickle? Give up */printk(KERN_ERR "%s: driver_add_attrs(%s) failed\n",__func__, drv->name);}if (!drv->suppress_bind_attrs) {
		error = add_bind_files(drv);if (error) {/* Ditto */printk(KERN_ERR "%s: add_bind_files(%s) failed\n",__func__, drv->name);}}return 0;out_unregister:kobject_put(&priv->kobj);kfree(drv->p);
	drv->p = NULL;out_put_bus:bus_put(bus);return error;}

2.3.6. driver_attach

driver_attach会尝试绑定设备和驱动。编译总线上的所有设备，然驱动挨个尝试匹配，如果driver_probe_device()返回0且@dev->driver被设置，就代表找到了一对兼容的设备驱动。

int driver_attach(struct device_driver *drv){return bus_for_each_dev(drv->bus, NULL, drv, __driver_attach);}EXPORT_SYMBOL_GPL(driver_attach);

2.3.7. __driver_attach

对于每一个总线的设备，driver_attach都会调用__driver_attach来尝试与驱动匹配。

static int __driver_attach(struct device *dev, void *data){struct device_driver *drv = data;/*
	 * Lock device and try to bind to it. We drop the error
	 * here and always return 0, because we need to keep trying
	 * to bind to devices and some drivers will return an error
	 * simply if it didn't support the device.
	 *
	 * driver_probe_device() will spit a warning if there
	 * is an error.
	 */if (!driver_match_device(drv, dev))  匹配设备和驱动，这里调用的是platform_match		return 0;if (dev->parent)/* Needed for USB */device_lock(dev->parent);device_lock(dev);  设置互斥锁，防止其他进程访问设备资源	if (!dev->driver)  如果设备没有驱动，则为设备探测驱动，这个函数与注册设备调用的是同一个函数		driver_probe_device(drv, dev);  
	device_unlock(dev);if (dev->parent)device_unlock(dev->parent);return 0;}

driver_probe_device里调用really_probe函数，并在really_probe中调用驱动文件中的probe函数，对于memctrl驱动而言，就是xxxx_memctrl_probe函数。至此，platfprm driver就注册好了。

2.4.Platform Bus的匹配原则

由以上的代码分析得知，注册platform device时，会调用__device_attach -> driver_match_device,注册platform driver时，会调用__driver_attach -> driver_match_device,也就是说设备和驱动都会调用到这个函数：

static inline int driver_match_device(struct device_driver *drv,  struct device *dev){return drv->bus->match ? drv->bus->match(dev, drv) : 1;}

drv->bus->match，这是驱动绑定的总线提供的匹配函数，这里注册的是platform总线设备，而platform总线的定义参考3.2.6 platform_bus_type。Platform对应的match函数为：platform_match：

static int platform_match(struct device *dev, struct device_driver *drv){struct platform_device *pdev = to_platform_device(dev);struct platform_driver *pdrv = to_platform_driver(drv);/* Attempt an OF style match first */if (of_driver_match_device(dev, drv))return 1;/* Then try ACPI style match */if (acpi_driver_match_device(dev, drv))return 1;/* Then try to match against the id table */if (pdrv->id_table)return platform_match_id(pdrv->id_table, pdev) != NULL;/* fall-back to driver name match */return (strcmp(pdev->name, drv->name) == 0);}

2.4.1. of_driver_match_device

根据驱动的of_match_table判断是否有驱动与之匹配。对memctrl驱动而言，其of_match_table如下：

static struct of_device_id xxxx_memctrl_of_match[] = {{ .compatible = "xxxx,memctrl", },
	  {},};

of_driver_match_device的执行流程如下：

所以重点应该在__of_match_node函数：

2.4.1.1. __of_match_node

static const struct of_device_id *__of_match_node(const struct of_device_id *matches, const struct device_node *node){if (!matches)return NULL;while (matches->name[0] || matches->type[0] || matches->compatible[0]) {int match = 1;if (matches->name[0])   查找名字
			    match &= node->name && !strcmp(matches->name, node->name);if (matches->type[0])   查找类型
			    match &= node->type && !strcmp(matches->type, node->type);if (matches->compatible[0])  查找属性，检测节点的compatible是否与驱动的一致
			    match &= __of_device_is_compatible(node, matches->compatible);if (match)return matches;matches++;}return NULL;}

3. 使用设备资源

4. 自动初始化机制

4.1.编译到内核

4.1.1. module_init宏展开

Linux中每一个模块都有一个module_init函数，并且有且只有一个，其定义如下：

/**
 * module_init() - driver initialization entry point
 * @x: function to be run at kernel boot time or module insertion
 * 
 * module_init() will either be called during do_initcalls() (if
 * builtin) or at module insertion time (if a module).  There can only
 * be one per module.
 */#define module_init(x)	__initcall(x);

__initcall(x)定义如下：

#define __initcall(fn) device_initcall(fn)

device_initcall(fn)定义如下：

#define device_initcall(fn)		     __define_initcall(fn, 6)

__define_initcall的定义如下：

/* initcalls are now grouped by functionality into separate 
 * subsections. Ordering inside the subsections is determined
 * by link order. 
 * For backwards compatibility, initcall() puts the call in 
 * the device init subsection.
 *
 * The `id' arg to __define_initcall() is needed so that multiple initcalls
 * can point at the same handler without causing duplicate-symbol build errors.
 */
 #define __define_initcall(fn, id) \
	static initcall_t __initcall_##fn##id __used \
	__attribute__((__section__(".initcall" #id ".init"))) = fn

Initcalls现在按照功能分组到单独的子部分。子部分内部的顺序由链接顺序决定。
为了向后兼容，initcall()将调用放到device init小节中。
需要定义initcall()的’id’参数，以便多个initcall可以指向同一个处理程序，而不会导致重复符号构建错误。
若不理解上述代码的用法，可以参考__attribute__的section用法和C语言宏定义中#和##的用法。
所以将__define_initcall展开将会是下面的内容：

假设__define_initcall(led_init, 6)Static initcall_t __initcall_led_init6 __used \__attribute__((__section__(".initcall6.init"))) = led_init

即是定义了一个类型为initcall_t的函数指针变量__initcall_led_init6，并赋值为led_init，该变量在链接时会链接到section(.initcall6.init)。

4.1.2. 链接脚本

在linux3.10/arch/arm/kernel/vmlinux.lds.S中：

......SECTIONS  /* line 54 */{.......init.data : { /* line 202 */#ifndef CONFIG_XIP_KERNEL
		INIT_DATA#endifINIT_SETUP(16)
		INIT_CALLS
		CON_INITCALL
		SECURITY_INITCALL
		INIT_RAM_FS	}......}

在linux3.10/include/asm-generic/vmlinux.lds.h中：

#define VMLINUX_SYMBOL(x) __VMLINUX_SYMBOL(x)#define __VMLINUX_SYMBOL(x) x...... /* line 664 */#define INIT_CALLS_LEVEL(level)						\
		VMLINUX_SYMBOL(__initcall##level##_start) = .;		\
		*(.initcall##level##.init)				\
		*(.initcall##level##s.init)				\#define INIT_CALLS							\
		VMLINUX_SYMBOL(__initcall_start) = .;			\
		*(.initcallearly.init)					\
		INIT_CALLS_LEVEL(0)					\
		INIT_CALLS_LEVEL(1)					\
		INIT_CALLS_LEVEL(2)					\
		INIT_CALLS_LEVEL(3)					\
		INIT_CALLS_LEVEL(4)					\
		INIT_CALLS_LEVEL(5)					\
		INIT_CALLS_LEVEL(rootfs)				\
		INIT_CALLS_LEVEL(6)					\
		INIT_CALLS_LEVEL(7)					\
		VMLINUX_SYMBOL(__initcall_end) = .;......

所以 INIT_CALLS_LEVEL(6)会展开为：

__initcall6_start = .;*(.initcall6.init)		 *(.initcall6s.init)

所以__initcall_led_init6会链接到

section(.initcall6.init)

4.1.3. 初始化

内核启动流程为：

do_initcall_level的主要内容如下：

/* linux3.10/init/main.c line 744 */static void __init do_initcall_level(int level){.....for (fn = initcall_levels[level]; fn < initcall_levels[level+1]; fn++)do_one_initcall(*fn);}

由代码可知，内核会依次调用level段存储的初始化函数。比如对于模块来说level等于6。

4.2.动态加载的模块(.ko)

4.2.1. Module_init展开

如果设置为编译成动态加载的模块(.ko),module_init的展开形式与编译到内核不一样。

/* Each module must use one module_init(). */#define module_init(initfn)					\
	static inline initcall_t __inittest(void)		\   检查定义的函数是否符合initcall_t类型{ return initfn; }					\	int init_module(void) __attribute__((alias(#initfn)));

alias属性是GCC的特有属性，将定义init_module为函数initfn的别名，所以module_init(initfn)的作用就是定义一个变量名 init_module，其地址和initfn是一样的。

4.2.2. *mod.c文件

编译成module的模块都会自动产生一个*.mod.c的文件，例如：

struct module __this_module__attribute__((section(".gnu.linkonce.this_module"))) = {.name = KBUILD_MODNAME,.init = init_module,#ifdef CONFIG_MODULE_UNLOAD.exit = cleanup_module,#endif.arch = MODULE_ARCH_INIT,};

即定义了一个类型为module的全局变量__this_module，其成员.init就是上文由module_init定义的init_module变量。并且__this_module会被链接到
section(".gnu.linkonce.this_module")。

4.2.3. 动态加载

insmod是busybox提供的用户层命令：
路径busybox/modutils/ insmod.c

insmod_main
bb_init_module
init_module

路径busybox/modutils/modutils.c：

#define init_module(mod, len, opts) .\
syscall(__NR_init_module, mod, len, opts)该系统调用对应内核层的sys_init_module函数

路径：kernel/module.c

SYSCALL_DEFINE3(init_module,…)//加载模块的ko文件，并解释各个section，重定位mod = load_module(umod, len, uargs);//查找section(".gnu.linkonce.this_module")modindex = find_sec(hdr, sechdrs, secstrings,".gnu.linkonce.this_module");//找到Hello_module.mod.c定义的module数据结构mod = (void *)sechdrs[modindex].sh_addr;if (mod->init != NULL)ret = do_one_initcall(mod->init); //调用initfn.

4.3.__attribute__的section用法

__define_initcall使用了gcc的 __attribute__众多属性中的section子项，其使用方式为：

__attribute__((__section__("section_name")))

其作用是将作用的函数或数据放入指定的名为”section_name”的段。

4.4. C语言宏定义中#和##的用法

4.4.1. 一般用法

我们使用#把宏参数变为一个字符串。

#define PRINT(FORMAT,VALUE)\
printf("The value of"#VALUE"is " FORMAT"\n",VALUE)

调用：printf("%d",x+3); --> 打印：The value of x+3 is 20

这是因为”The value of”#VALUE”is ” FORMAT”\n”实际上是包含了”The value of “,#VALUE,”is “,FORMAT,”\n” 五部分字符串，其中VALUE和FORMAT被宏参数的实际值替换了。

用##把两个宏参数贴合在一起

#define ADD_TO_SUM(sum_number,val) sum##sum_bumber+=(val)

调用：ADD_TO_SUM(2,100); --> 打印：sum2+=(100)

需要注意的是凡宏定义里有用’#‘或’##'的地方宏参数是不会再展开。

4.4.2. '#‘和’##'的一些应用特例

1. 合并匿名变量名

#define  ___ANONYMOUS1(type, var, line)  type  var##line #define  __ANONYMOUS0(type, line)  ___ANONYMOUS1(type, _anonymous, line) #define  ANONYMOUS(type)  __ANONYMOUS0(type, __LINE__)

例：ANONYMOUS(static int); 即 static int _anonymous70; 70表示该行行号；
第一层：ANONYMOUS(static int); --> __ANONYMOUS0(static int, LINE);
第二层： --> ___ANONYMOUS1(static int, _anonymous, 70);
第三层： --> static int _anonymous70;
即每次只能解开当前层的宏，所以__LINE__在第二层才能被解开；

1. 填充结构

#define  FILL(a)   {a, #a} enum IDD{OPEN, CLOSE}; typedef struct MSG{ 
  IDD id; 
  const char  msg; }MSG; MSG _msg[] = {FILL(OPEN), FILL(CLOSE)};

相当于：

MSG _msg[] = {{OPEN, OPEN}, 
              {CLOSE, CLOSE}};

1. 记录文件名

#define  _GET_FILE_NAME(f)   #f #define  GET_FILE_NAME(f)    _GET_FILE_NAME(f) static char  FILE_NAME[] = GET_FILE_NAME(__FILE__);

1. 得到一个数值类型所对应的字符串缓冲大小

#define  _TYPE_BUF_SIZE(type)  sizeof #type #define  TYPE_BUF_SIZE(type)   _TYPE_BUF_SIZE(type) char  buf[TYPE_BUF_SIZE(INT_MAX)]; 
     --  char  buf[_TYPE_BUF_SIZE(0x7fffffff)]; 
     --  char  buf[sizeof 0x7fffffff];

这里相当于：

char  buf[11];