1. 学习目标
- 理解 Linux 为什么需要设备模型
理解 Linux 如何统一管理：
CPU
内存
外设
总线
驱动
- 理解 Device Model 核心结构
理解四个核心对象：
bus
device
driver
class
- 理解驱动匹配机制
理解 Linux 如何匹配：
device <-> driver
并触发：
probe()
- 理解 sysfs 与设备模型关系
理解：
/sys
目录如何反映设备结构
- 理解 Device Model 在驱动中的作用
理解 Linux 驱动架构：
bus
device
driver
以及：
platform
i2c
spi
usb
都是 Device Model 的实现
2. 为什么需要设备模型
早期 Linux 驱动结构比较简单：
driver <-> hardware
问题是：
设备越来越多
总线越来越复杂
例如：
PCI
USB
I2C
SPI
Platform
Linux 需要一个统一框架管理设备。
于是引入：
Linux Device Model
3. Device Model 核心结构
Linux 设备模型核心结构：
bus
device
driver
class
关系结构：
bus
│
┌───────┴────────┐
device driver
当：
device 与 driver 匹配
Linux 自动调用：
probe()
4. bus（总线）
总线表示：
设备连接方式
例如：
PCI
USB
I2C
SPI
platform
Linux 使用：
struct bus_type
表示总线：
示例：
struct bus_type i2c_bus_type
bus 的作用
bus 主要负责：
管理 device
管理 driver
匹配 device 和 driver
匹配流程：
device register
driver register
bus match
probe()
5. device（设备）
device 表示：
一个硬件设备
例如：
UART controller
I2C device
SPI flash
USB camera
Linux 使用：
struct device
表示设备。
struct device
核心成员：
struct device
{
struct device *parent;
struct bus_type *bus;
struct device_driver *driver;
};
关键成员：
bus
driver
6. driver （驱动）
driver 表示：
设备驱动程序
Linux 使用：
struct device_driver
结构：
struct device_driver
{
const char *name;
struct bus_type *bus;
};
驱动会注册到：
bus
7. device 与 driver 匹配
Linux 会在 bus 上匹配：
device
driver
匹配成功后：
probe()
被调用。
流程：
driver register
│
device register
│
bus match
│
probe()
示例
例如：
i2c device
匹配：
i2c driver
成功后：
i2c_probe()
被调用。
8. class（设备类）
class 用于：
用户空间设备管理
例如：
/dev/input
/dev/tty
/dev/video
Linux 使用：
struct class
表示设备类。
class 结构
class 用于：
创建设备节点
例如：
/dev/mydev
代码：
class_create()
device_create()
9. sysfs 与 Device Model
Linux 通过：
sysfs
展示设备模型。
路径：
/sys
例如：
/sys/bus
/sys/devices
/sys/class
/sys/bus
表示系统总线：
/sys/bus/i2c
/sys/bus/spi
/sys/bus/platform
/sys/devices
表示系统设备：
/sys/devices/platform
/sys/calss
表示类：
/sys/class/input
/sys/class/net
10. Device Model 层次结构
完整结构：
device
│
│
bus
│
┌────────┴────────┐
driver class
更完整架构：
Hardware
│
▼
Device
│
▼
Bus
│
▼
Driver
│
▼
Subsystem
11. Device Model 与驱动关系
Linux 所有驱动都基于 Device Model。
例如：
| 子系统 | bus |
|---|---|
| platform | platform bus |
| i2c | i2c bus |
| spi | spi bus |
| usb | usb bus |
| pci | pci bus |
示例
I2C 驱动结构：
i2c bus
│
├── i2c device
│
└── i2c driver
12. Device Model 工作流程
完整流程：
Device register
│
Driver register
│
Bus match
│
probe()
│
Driver init
13. Deive Model 示例
例如：
SPI Flash
系统结构：
SPI bus
│
spi_device
│
spi_driver
│
probe()
14. 驱动常见问题
probe 没有调用
原因：
device 与 driver 不匹配
例如：
compatible 不一致
sysfs 没有设备
原因：
device 没有注册
设备节点不存在
原因：
class 未创建
15. 总结
Linux Device Model 核心结构：
bus
device
driver
class
关系：
bus
│
├── device
│
└── driver
匹配成功：
probe()
最重要原则：
Linux 驱动 = Device Model + Subsystem
16. Q&A
16.1 结构理解
-
为什么 Linux 需要 Device Model？
-
bus 的作用是什么？
16.2 设备匹配
-
device 和 driver 如何匹配？
-
probe 为什么会被调用？
16.3 sysfs
-
/sys/bus和/sys/devices有什么区别？ -
/sys/class的作用是什么？