4. SPI 设备驱动注册流程：spi_register_driver、spi_add_device 与 of_spi_register_devices 的设备树解析与枚举机制

SPI 子系统中，设备与驱动的匹配是总线工作的核心。本章深入剖析 SPI 设备驱动的注册流程，重点讲解 spi_register_driver、spi_add_device 以及设备树解析函数 of_spi_register_devices 的协同工作方式，揭示从设备树节点到 SPI 设备枚举的完整链路。

4.1 核心数据结构与注册入口

SPI 驱动注册的起点是 spi_register_driver，它将一个 struct spi_driver 注册到 SPI 总线。该结构体包含 probe、remove、shutdown 等回调，以及一个 struct device_driver 基类。

4.2 spi_register_driver 内部流程

该函数本质是对 driver_register 的封装，将驱动挂接到 SPI 总线类型上。其核心步骤包括：

1. 初始化驱动结构体：设置 driver->bus = &spi_bus_type。
2. 注册到驱动核心：调用 driver_register，将驱动加入全局驱动链表。
3. 触发总线匹配：遍历已注册的 SPI 设备，调用 spi_match_device 进行匹配。
4. 执行 probe：匹配成功后，调用驱动的 probe 回调。

// 典型 SPI 驱动注册示例
static const struct of_device_id my_spi_of_match[] = {
    { .compatible = "vendor,my-spi-device" },
    { /* sentinel */ }
};

static struct spi_driver my_spi_driver = {
    .driver = {
        .name = "my_spi_driver",
        .of_match_table = my_spi_of_match,
    },
    .probe = my_spi_probe,
    .remove = my_spi_remove,
};

module_spi_driver(my_spi_driver);

4.3 spi_add_device 手动添加设备

在非设备树平台或需要动态添加设备时，使用 spi_add_device。它接收一个 struct spi_device 指针，完成以下操作：

• 分配并初始化：设置控制器、片选、模式、最大速度等参数。
• 设置设备名称：根据 modalias 或 driver_override 确定。
• 注册到设备模型：调用 device_add，触发总线匹配。
• 异步 probe：设备加入后，驱动核心异步调用 probe。

4.4 设备树解析：of_spi_register_devices 枚举机制

设备树是当前主流平台描述方式。of_spi_register_devices 在 SPI 控制器注册时被调用，自动解析控制器节点下的所有 SPI 子节点，生成 spi_device 实例。其工作流程如下：

1. 获取控制器节点：从 struct spi_master 的 dev.of_node 获取设备树节点。
2. 遍历子节点：对每个子节点调用 of_spi_parse_dt 解析属性。
3. 解析关键属性：读取 reg（片选号）、spi-max-frequency、spi-cpol、spi-cpha 等。
4. 创建 spi_device：调用 spi_alloc_device + spi_add_device 完成注册。
5. 设置 of_node：将设备树节点关联到 spi_device，供驱动通过 of_match_device 匹配。

// 设备树节点示例
&spi0 {
    status = "okay";
    cs-gpios = <&gpio1 10 GPIO_ACTIVE_LOW>;

    temperature_sensor: sensor@0 {
        compatible = "vendor,temp-sensor";
        reg = <0>;               // 片选 0
        spi-max-frequency = <1000000>;
        spi-cpol;                 // 时钟极性高
        spi-cpha;                 // 时钟相位第二边沿
    };
};

4.5 设备树解析与枚举流程图

下图展示了从设备树节点到 SPI 设备注册的完整流程，以及驱动匹配的触发时机：

4.6 匹配机制与 probe 触发

SPI 总线的匹配函数 spi_match_device 按以下优先级进行匹配：

4.7 完整注册流程总结

SPI 设备驱动注册的完整生命周期可概括为以下步骤：

1. 控制器初始化：spi_register_master 注册 SPI 控制器，内部调用 of_spi_register_devices 解析设备树。
2. 设备枚举：设备树子节点被解析为 spi_device，通过 spi_add_device 加入总线。
3. 驱动注册：spi_register_driver 将驱动挂接到 SPI 总线。
4. 总线匹配：spi_bus_type.match 遍历设备链表，寻找匹配的驱动。
5. probe 执行：匹配成功后，驱动 probe 函数获得 spi_device 指针，开始硬件初始化。