前言： 在许多情况下，我们并没有足够的I2C总线，本文主在介绍如何利用Linux内核中的i2c-gpio模块，利用2条GPIO线模拟i2c总线，并挂载设备。 思路： 先通过对i2c-gpio所定义的结构体初始化(包括初始化i2c的2条线，频率，timeout等)并将i2c-gpio模块编译进内核，实现用GPIO_X,GPIO_Y 2条GPIO线注册新的i2c总线。此时这个模块对i2c设备是透明的，及挂在这2条GPIO线的i2c设备可以直接使用Linux内核通用的i2c设备注册，传输和注销等方法。 步骤： 首先确认在注册i2c-gpio模块前，所要用到的2条GPIO口是没有被系统其它地方所调用的。 在每个系统平台启动时，都会打开一系列的设备，他们通常实现在arch/目录下相应的平台子目录中的例如setup.c，devices.c文件中，在这里我们进行i2c总线的注册以及设备的挂载。i2c-gpio定义的结构在include/linux/i2c-gpio.h中： /** * struct i2c_gpio_platform_data - Platform-dependent data for i2c-gpio * @sda_pin: GPIO pin ID to use for SDA * @scl_pin: GPIO pin ID to use for SCL * @udelay: signal toggle delay. SCL frequency is (500 / udelay) kHz * @timeout: clock stretching timeout in jiffies. If the slave keeps * SCL low for longer than this, the transfer will time out. * @sda_is_open_drain: SDA is configured as open drain, i.e. the pin * isn't actively driven high when setting the output value high. * gpio_get_value() must return the actual pin state even if the * pin is configured as an output. * @scl_is_open_drain: SCL is set up as open drain. Same requirements * as for sda_is_open_drain apply. * @scl_is_output_only: SCL output drivers cannot be turned off. */ struct i2c_gpio_platform_data { unsigned int sda_pin; unsigned int scl_pin; int udelay; int timeout; unsigned int sda_is_open_drain:1; unsigned int scl_is_open_drain:1; unsigned int scl_is_output_only:1; };
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其中sda_pin和scl_pin分别是i2c总线的数据线和时钟线，在i2c-gpio中会通过gpio_request函数对这2个口进行申请，udelay和timeout如果不设初值，i2c-gpio中会自动将其设为默认值。 if (pdata->udelay) bit_data->udelay = pdata->udelay; else if (pdata->scl_is_output_only) bit_data->udelay = 50; /* 10 kHz */ else bit_data->udelay = 5; /* 100 kHz */
if (pdata->timeout) bit_data->timeout = pdata->timeout; else bit_data->timeout = HZ / 10; /* 100 ms */
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初始化这个结构体后再将其装入platform_device结构体，方便注册： static struct platform_device i2c_device = { .name = "device-name", .id = your-id, .dev = { .platform_data = &i2c_data, // i2c_gpio_platform_data }, }; |
注册i2c-gpio设备 将i2c设备挂入我们注册的总线： platform_device_register(&i2c_device); |
static struct i2c_board_info i2c_device[] = { { I2C_BOARD_INFO("name", i2c_device_addr), } }; i2c_register_board_info(your-id, i2c_device, ARRAY_SIZE(i2c_device)); |
此时我们就可以在i2c设备的驱动程序中通过遍历所在i2c总线，得到其所在的地址i2c_device_addr。 在i2c驱动中，需要注册一个i2c_driver的结构体，例如： static const struct i2c_device_id lis35de_id[] = { { "lis35de", 0 }, { } }; static struct i2c_driver st_lis35de_driver = { .probe = st_lis35de_probe, .remove = st_lis35de_remove, .suspend = st_lis35de_suspend, .resume = st_lis35de_resume, .id_table = lis35de_id, .driver = { .name = "lis35de", }, }; static int __init st_lis35de_init(void) { printk(KERN_INFO "st_lis35de_init\n"); return i2c_add_driver(&st_lis35de_driver); }
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在init时用i2c_add_driver(&st_lis35de_driver)，此时将会对所在i2c总线进行遍历并得到该设备的适配器等信息，主要目的即是使驱动得到自己的i2c_client，在这个i2c_client中，已经有了该i2c设备的地址等信息，我们在驱动中定义一个新的i2c_client全局变量，把得到的这个i2c_client传给这个全局变量，从而可以继续后面的i2c操作。 此时我们就可以使用通用的i2c读写操作了。 总结： 直接用GPIO口模拟I2C时序和利用内核模块i2c-gpio虚拟i2c总线的区别： 1． 用GPIO口模拟I2C时序不需要在系统启动时注册I2C总线，只需要在I2C设备驱动中单独实现。用i2c-gpio模块虚拟i2c总线需要在系统启动时注册新的I2C总线，并将i2c设备挂载到新的i2c总线，涉及的范围较广。 2． 用GPIO口模拟I2C时序，代码操作较繁琐，且不方便挂载多个i2c设备。用i2c-gpio模块可以完全模拟i2c总线，可以挂载多个设备。 3． 在i2c读写操作时，用GPIO口模拟I2C时序需要每次根据读/写操作发送器件地址<<1+1/0，然后再发送寄存器地址。用i2c-gpio模块相当于直接在i2c总线上操作，在系统启动挂载i2c设备时已经告诉了i2c总线它的地址，在该设备自己的驱动中，只需要通过i2c_add_driver操作即可以得到其地址等诸多信息，读写操作只需要发送寄存器地址即可。 附：i2c一般的读写操作 #include /* 读操作： */ static int i2c_RxData(char *rxData, int length) { struct i2c_msg msgs[] = { /* 把1个字节的i2c设备寄存器地址告诉总线 */ { .addr = client->addr, .flags = 0, //写操作 .len = 1, .buf = rxData, }, /* 从总线读取length个字节的数据，存入rxData */ { .addr =client ->addr, .flags = I2C_M_RD, //I2C_M_RD在i2c.h中被定义为1，读操作 .len = length, .buf = rxData, }, }; if (i2c_transfer(client->adapter, msgs, 2) < 0) { /* 传输并判断是否传输错误 */ printk(KERN_ERR "I2C_RxData: transfer error\n"); return -EIO; } else return 0; } /* 写操作 */ static int i2c_TxData(char *txData, int length) { struct i2c_msg msg[] = { /* 第1个字节是器件寄存器地址，后面的字节是写入的数据 */ { .addr = client->addr, .flags = 0, .len = length, .buf = txData, }, }; if (i2c_transfer(client->adapter, msg, 1) < 0) { printk(KERN_ERR "I2C_TxData: transfer error\n"); return -EIO; } else return 0; }
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