3. SPI 控制器驱动注册流程：platform_driver_register、spi_alloc_master、spi_register_master 的调用链与初始化步骤

SPI 控制器驱动是 SPI 子系统的核心，负责管理硬件控制器、分配总线号、注册 master 设备，并为后续的 SPI 设备枚举与数据传输提供基础。本章详细拆解从 platform_driver_register 到 spi_register_master 的完整调用链，以及每个阶段的关键初始化步骤。

3.1 整体调用链概览

SPI 控制器驱动的注册遵循 Linux 设备模型的标准流程，其核心调用链如下：

1. 入口函数：驱动模块初始化时调用 platform_driver_register，将 SPI 控制器驱动注册到 platform 总线。
2. 匹配与 probe：当设备树或 ACPI 表中匹配到对应 compatible 字符串时，内核调用驱动的 probe 函数。
3. 分配 master：在 probe 中调用 spi_alloc_master 分配 struct spi_master 结构体，并设置传输参数。
4. 硬件初始化：配置控制器寄存器、时钟、DMA、中断等硬件资源。
5. 注册 master：调用 spi_register_master 将 master 注册到 SPI 核心层，触发总线号分配与设备枚举。

3.2 platform_driver_register：驱动注册入口

SPI 控制器驱动通常以 platform 驱动形式存在，通过 module_platform_driver 宏或直接调用 platform_driver_register 完成注册。该函数将驱动挂载到 platform 总线，等待设备树或 ACPI 匹配。

3.3 spi_alloc_master：master 结构体分配与初始化

spi_alloc_master 是 SPI 核心层提供的分配函数，原型如下：

struct spi_master *spi_alloc_master(struct device *dev, unsigned int size);

该函数完成以下关键操作：

• 分配内存：为 struct spi_master 和驱动私有数据（size 参数）分配连续内存。
• 初始化核心字段：设置 dev.parent、bus_num（默认 -1，由核心自动分配）、num_chipselect、mode_bits 等。
• 设置默认回调：transfer_one_message、set_cs、prepare_message 等回调初始化为 NULL，驱动需自行实现。
• 返回 master 指针：驱动可通过 spi_master_get_devdata 获取私有数据区域。

3.4 硬件初始化步骤

在 spi_alloc_master 之后、spi_register_master 之前，驱动必须完成硬件初始化。典型初始化步骤包括：

3.5 spi_register_master：注册与总线号分配

spi_register_master 是注册流程的最后一步，将 master 正式加入 SPI 核心层。其内部执行以下关键步骤：

1. 总线号分配：若 master->bus_num 为 -1，核心层动态分配一个未使用的总线号；否则使用驱动指定的编号。
2. 设备模型注册：将 master 注册为 SPI 总线设备，创建 /sys/bus/spi/devices/ 下的目录。
3. 设备枚举：扫描设备树或 ACPI 表中该 SPI 控制器下的子节点，为每个子节点创建 spi_device。
4. 启动队列：初始化消息队列与传输线程，准备接收 SPI 传输请求。

3.6 完整 probe 函数示例

以下是一个典型的 SPI 控制器驱动 probe 函数骨架，展示了上述三个核心函数的调用顺序：

static int spi_controller_probe(struct platform_device *pdev)
{
    struct spi_master *master;
    struct spi_controller_data *cdata;
    int ret;

    // 1. 分配 master 结构体，附带私有数据空间
    master = spi_alloc_master(&pdev->dev, sizeof(struct spi_controller_data));
    if (!master)
        return -ENOMEM;

    cdata = spi_master_get_devdata(master);
    platform_set_drvdata(pdev, master);

    // 2. 设置 master 核心参数
    master->bus_num = -1;               // 动态分配总线号
    master->num_chipselect = 2;         // 支持 2 个片选
    master->mode_bits = SPI_CPOL | SPI_CPHA | SPI_CS_HIGH;
    master->bits_per_word_mask = SPI_BPW_MASK(8) | SPI_BPW_MASK(16);
    master->transfer_one = spi_controller_transfer_one;
    master->set_cs = spi_controller_set_cs;

    // 3. 硬件初始化
    cdata->clk = devm_clk_get(&pdev->dev, NULL);
    if (IS_ERR(cdata->clk)) {
        ret = PTR_ERR(cdata->clk);
        goto err_master_put;
    }
    clk_prepare_enable(cdata->clk);

    cdata->base = devm_platform_ioremap_resource(pdev, 0);
    if (IS_ERR(cdata->base)) {
        ret = PTR_ERR(cdata->base);
        goto err_clk_disable;
    }

    ret = devm_request_irq(&pdev->dev, platform_get_irq(pdev, 0),
                           spi_controller_isr, 0, pdev->name, master);
    if (ret)
        goto err_clk_disable;

    // 4. 注册 master
    ret = spi_register_master(master);
    if (ret)
        goto err_clk_disable;

    dev_info(&pdev->dev, "SPI controller registered, bus %d\n", master->bus_num);
    return 0;

err_clk_disable:
    clk_disable_unprepare(cdata->clk);
err_master_put:
    spi_master_put(master);
    return ret;
}

3.7 常见问题与避坑指南