3. SPI控制器驱动注册与注销：核心接口与回调机制

在Linux内核中，SPI控制器驱动遵循标准的平台驱动模型。驱动通过 platform_driver 结构体与内核框架绑定，利用 probe 和 remove 回调函数完成控制器的初始化和资源释放。本章将深入剖析驱动注册/注销的完整流程，并详细讲解 spi_alloc_master 与 spi_register_master 两个核心接口的使用方法。

3.1 platform_driver 结构体：驱动与设备的桥梁

platform_driver 是 SPI 控制器驱动注册的入口。它定义了驱动与内核平台层交互的接口，包括探测、移除、电源管理等回调函数。

3.2 probe/remove 回调函数：驱动的生命周期管理

当内核发现平台设备与驱动匹配时，自动调用 probe 函数。SPI 控制器驱动的 probe 通常遵循以下步骤：

1. 获取硬件资源： 从 platform_device 中获取 IO 内存、中断号、时钟、DMA 通道等。
2. 分配 master 对象： 调用 spi_alloc_master() 分配一个 spi_master 结构体。
3. 设置 master 参数： 配置总线号、模式、传输队列、传输函数指针等。
4. 硬件初始化： 复位控制器、配置时钟极性/相位、设置 FIFO 阈值、使能中断。
5. 注册 master： 调用 spi_register_master() 将 master 注册到 SPI 核心层。

以下是一个典型的 probe 函数代码框架：

static int spi_controller_probe(struct platform_device *pdev)
{
    struct device *dev = &pdev->dev;
    struct spi_master *master;
    struct spi_controller_data *cdata;
    struct resource *res;
    int ret;

    /* 1. 获取硬件资源 */
    cdata = devm_kzalloc(dev, sizeof(*cdata), GFP_KERNEL);
    if (!cdata)
        return -ENOMEM;

    res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
    cdata->base = devm_ioremap_resource(dev, res);
    if (IS_ERR(cdata->base))
        return PTR_ERR(cdata->base);

    cdata->irq = platform_get_irq(pdev, 0);
    if (cdata->irq < 0)
        return cdata->irq;

    /* 2. 分配 master 对象 */
    master = spi_alloc_master(dev, sizeof(struct spi_controller_data));
    if (!master) {
        dev_err(dev, "Failed to allocate SPI master\n");
        return -ENOMEM;
    }

    /* 3. 设置 master 参数 */
    master->bus_num = pdev->id;
    master->num_chipselect = 4;
    master->mode_bits = SPI_CPOL | SPI_CPHA | SPI_CS_HIGH;
    master->transfer_one = spi_controller_transfer_one;
    master->setup = spi_controller_setup;
    platform_set_drvdata(pdev, master);

    /* 4. 硬件初始化 */
    spi_controller_hw_init(cdata);

    /* 5. 注册 master */
    ret = spi_register_master(master);
    if (ret) {
        dev_err(dev, "Failed to register SPI master: %d\n", ret);
        spi_master_put(master);
        return ret;
    }

    dev_info(dev, "SPI controller registered successfully\n");
    return 0;
}

3.3 spi_alloc_master 与 spi_register_master 接口详解

这两个接口是 SPI 控制器驱动与 SPI 核心层交互的核心 API。理解它们的工作原理是编写正确驱动的关键。

3.3.1 spi_alloc_master：分配并初始化 master 对象

spi_alloc_master 在 SPI 核心层中分配一个 spi_master 结构体，并为其关联的设备初始化部分字段。

该函数执行以下操作：

• 通过 kzalloc 分配 spi_master 结构体 + 附加私有数据的内存块。
• 初始化 master 内部的设备对象、传输队列、锁、引用计数。
• 将附加私有数据的起始地址赋值给 master->dev.driver_data。
• 设置默认的传输模式、时钟速率等参数。

3.3.2 spi_register_master：将 master 注册到 SPI 核心

spi_register_master 将分配好的 master 对象正式注册到内核 SPI 子系统，使其对 SPI 设备驱动可见。

注册过程的核心步骤：

1. 检查 master 的 transfer_one 或 transfer_one_message 回调是否已设置。
2. 为 master 分配唯一的总线编号（如果 bus_num 为负值则动态分配）。
3. 创建 SPI 总线设备，并注册到设备模型。
4. 扫描设备树或 ACPI 表，为每个子节点创建 SPI 设备。
5. 将 master 添加到全局的 SPI master 链表。

3.4 驱动注册与注销完整流程

下图展示了 SPI 控制器驱动从加载到卸载的完整生命周期，以及各阶段调用的关键函数：

3.5 remove 回调与资源释放

remove 回调的执行顺序与 probe 相反，确保资源按依赖关系正确释放：

static int spi_controller_remove(struct platform_device *pdev)
{
    struct spi_master *master = platform_get_drvdata(pdev);
    struct spi_controller_data *cdata = spi_master_get_devdata(master);

    /* 1. 注销 SPI master，断开与所有 SPI 设备的连接 */
    spi_unregister_master(master);

    /* 2. 硬件去初始化：禁用控制器、关闭时钟、释放中断 */
    spi_controller_hw_deinit(cdata);

    /* 3. 释放 master 引用（如果使用 devm 资源管理，此步可省略） */
    spi_master_put(master);

    return 0;
}

3.6 常见错误与避坑指南

3.7 本章小结