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Linux设备驱动之——I2C总线

分类： LINUX

2013-05-01 22:27:20

Linux设备驱动之——I2C总线


 

2  I2C子系统

2.1 LinuxI2C子系统架构

在内核中已经提供I2C子系统，所以在做I2C驱动之前，就必须要熟悉该子系统。


2.2 三大组成部分

1、I2C核心(i2c-core)

I2C核心提供了I2C总线驱动和设备驱动的注册、注销方法，I2C通信方法(algorithm)上层的、与具体适配器无关的代码以及探测设备、检测设备地址的上层代码等。

 

2、I2C总线驱动(I2Cadapter/Algo driver)

I2C总线驱动是I2C适配器的软件实现，提供I2C适配器与从设备间完成数据通信的能力。

I2C总线驱动由i2c_adapter和i2c_algorithm来描述

 

3、I2C客户驱动程序(I2Cclient driver)

I2C客户驱动是对I2C从设备的软件实现，一个具体的I2C客户驱动包括两个部分：一部分是i2c_driver，用于将设备挂接于i2c总线；另一部分是设备本身的驱动。

I2C客户驱动程序由i2c_driver和i2c_client来描述

 

2.3 所有的I2C驱动代码位于drivers/i2c目录下

I2c-core.c    实现I2C核心的功能

I2c-dev.c     通用的从设备驱动

Chips       特定的I2C设备驱动

Busses      I2C适配器的驱动

Algos       实现了一些I2C总线适配器的algorithm

 

2.4 I2C驱动编写的两种方法

从上面的图我们可以看到两种编写驱动方法，一种是利用系统提供的i2c-dev.c来实现一个i2c适配器的设备文件，然后通过在应用层操作I2C适配器来控制I2C设备；另一种是为I2C从设备独立编写一个设备驱动，不需要i2c-dev.c文件。

 

2.5 重要的数据结构

每次分析子系统免不了分析它的数据结构，OK我们先来分析一下。

I2c_adapter结构体代表I2C总线控制器


  1. struct i2c_adapter {  
  2.    struct module *owner;  
  3.    unsigned int class;       /*classes to allow probing for */  
  4.     const struct i2c_algorithm*algo; /* 总线上数据传输的算法*/  
  5.    void *algo_data;              /* algorithm 数据 */  
  6.    
  7.    int timeout;            /* injiffies */  
  8.    int retries;             /* 重试次数 */  
  9.     struct device dev;      /* the adapter device */  
  10.    
  11.    int nr;  
  12.    char name[48];                 /* 适配器名字 */  
  13.    struct completion dev_released;   /* 用于同步 */  
  14. };  

I2c_algorithm对应一套通信方法

[cpp] view plaincopy
  1. struct i2c_algorithm {  
  2.     int (*master_xfer)(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs, intnum);  
  3.    int (*smbus_xfer) (struct i2c_adapter *adap, u16 addr,  
  4.                unsigned short flags, charread_write,  
  5.                u8 command, int size, unioni2c_smbus_data *data);  
  6.     u32 (*functionality) (structi2c_adapter *);  
  7. };  

Functionality 函数用于返回algorithm所支持的通信协议，比如I2C_FUNC_I2C,I2C_FUNC_10BIT_ADDR等。

Master_xfer   函数实现总线上数据传输，与具体的适配器有关

 

Master_xfer函数实现模板

[cpp] view plaincopy
  1. static int i2c_adapter_xxx_xfer(structi2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs, int num)  
  2. {  
  3.    ......  
  4.    for (i = 0; i < num; i++) {  
  5.        i2c_adapter_xxx_start();         /*产生起始位*/  
  6.        if (msgs[i]->flags & I2C_M_RD) {    /*读取*/  
  7.            i2c_adapter_xxx_setaddr((msg->addr << 1) | 1);  /*发送从设备地址*/  
  8.            i2c_adapter_xxx_wait_ack();   /*获得从设备的ACK*/  
  9. i2c_adapter_xxx_readbytes(msgs[i]->buf,msgs[i]->len);  /*读取len长度的数据到buf中*/  
  10.        } else {  
  11.            i2c_adapter_xxx_setaddr(msg->addr << 1);  
  12.            i2c_adapter_xxx_wait_ack();  
  13.            i2c_adapter_xxx_writebytes(msgs[i]->buf, msgs[i]->len);  
  14.        }  
  15.     }  
  16.    i2c_adapter_xxx_stop(); /*产生停止位*/  
  17. }  

上面调用的函数用于完成适配器的底层硬件操作，与I2C适配器和CPU的具体硬件直接相关，需要由工程师根据芯片的数据手册来实现。在内核源码中，针对不同的I2C适配器都有master_xfer的实现，风格与模板不尽相同，但是可以用该模板作为参考来看源代码，受益匪浅。

 

I2c_driver代表I2C从设备驱动

[cpp] view plaincopy
  1. struct i2c_driver {  
  2.          unsignedint class;  
  3.    
  4.          int(*attach_adapter)(struct i2c_adapter *) __deprecated; /*依附i2c适配器函数指针*/  
  5.          int(*detach_adapter)(struct i2c_adapter *) __deprecated;/*脱离i2c适配器函数指针*/  
  6.    
  7.          int (*probe)(struct i2c_client*, const struct i2c_device_id *);  
  8.          int (*remove)(struct i2c_client*);  
  9.    
  10.          int(*suspend)(struct i2c_client *, pm_message_t mesg);  
  11.          int(*resume)(struct i2c_client *);  
  12.          void(*alert)(struct i2c_client *, unsigned int data);  
  13.          int(*command)(struct i2c_client *client, unsigned int cmd, void *arg);  
  14.    
  15.          struct device_driver driver;  
  16.          const struct i2c_device_id*id_table;  /* 该驱动所支持的设备ID表 */  
  17.    
  18.          /*Device detection callback for automatic device creation */  
  19.          int(*detect)(struct i2c_client *, struct i2c_board_info *);  
  20.          constunsigned short *address_list;  
  21.          structlist_head clients;  
  22. };  

在新内核中，attach_adapter和detach_adapter已经被probe和remove取代

Id_table用于i2c_driver和i2c_client的匹配

 

I2c_client代表I2C从设备

[cpp] view plaincopy
  1. struct i2c_client {  
  2. unsigned short flags;                 /*I2C_CLIENT_TEN：使用10位从地址，I2C_CLIENT_PEC：使用SMBus包错误检测*/  
  3.          unsignedshort addr;                 /* chipaddress - NOTE: 7bit    */  
  4.          charname[I2C_NAME_SIZE];  
  5.          struct i2c_adapter *adapter; /* 依附的i2c_adapter   */  
  6.          struct i2c_driver *driver;         /* 依附的i2c_driver*/  
  7.          structdevice dev;             /* the devicestructure             */  
  8.          intirq;                         /* irq issuedby device               */  
  9.          structlist_head detected;  
  10. };  


2.6 核心层提供的接口函数

1、  增加/删除I2C适配器

int i2c_add_adapter(struct i2c_adapter *adapter)

int i2c_del_adapter(struct i2c_adapter *adap)

[cpp] view plaincopy
  1.    
  2. static int i2c_register_adapter(struct i2c_adapter *adap)  
  3. {  
  4. res = device_register(&adap->dev);  
  5.    
  6. if (adap->nr <__i2c_first_dynamic_bus_num)  
  7.            i2c_scan_static_board_info(adap);  
  8.    
  9. bus_for_each_drv(&i2c_bus_type, NULL, adap, __process_new_adapter);  
  10. }  

Device_register(&adap->dev)  向I2C总线注册一个adapter设备

i2c_scan_static_board_info(adap)   注册所有已知的i2c_client

 

2、  增加/删除I2C从设备驱动

[cpp] view plaincopy
  1. int i2c_add_driver(struct i2c_driver *driver)  
  2. void i2c_del_driver(struct i2c_driver *driver)  
  3.    
  4. inti2c_register_driver(struct module *owner, struct i2c_driver *driver)  
  5. {  
  6.    
  7. /* add the driver to the list of i2c drivers inthe driver core */  
  8. driver->driver.owner = owner;  
  9. driver->driver.bus = &i2c_bus_type;  
  10.    
  11. res = driver_register(&driver->driver);  
  12.    
  13. /* Walk the adapters that are already present*/  
  14. i2c_for_each_dev(driver, __process_new_driver);  
  15. }  

driver_register(&driver->driver)   向I2C总线注册一个i2c_driver

 

 

3、  i2c传输，发送和接收

[cpp] view plaincopy
  1. int i2c_transfer(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg*msgs, int num)  
  2. int i2c_master_send(const struct i2c_client *client, constchar *buf, int count)  
  3. int i2c_master_recv(const struct i2c_client *client, char*buf, int count)  
  4.    
  5. int i2c_transfer(structi2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs, int num)  
  6. {  
  7. if (adap->algo->master_xfer) {  
  8.            for (ret = 0, try = 0; try <=adap->retries; try++) {  
  9.                     ret = adap->algo->master_xfer(adap, msgs,num);  
  10.            }  
  11. }  
  12. }  

最终会调用到适配器实现的master_xfer函数来完成数据传输工作


3  i2c-dev


3.1 概述

之前在介绍I2C子系统时，提到过使用i2c-dev.c文件在应用程序中实现我们的I2C从设备驱动。不过，它实现的是一个虚拟，临时的i2c_client，随着设备文件的打开而产生，并随着设备文件的关闭而撤销。I2c-dev.c针对每个I2C适配器生成一个主设备号为89的设备文件，实现了i2c_driver的成员函数以及文件操作接口，所以i2c-dev.c的主题是”i2c_driver成员函数+字符设备驱动”。

 

3.2 i2c-dev.c源码分析

初始化模块

[cpp] view plaincopy
  1. static int __init i2c_dev_init(void)  
  2. {  
  3.          res= register_chrdev(I2C_MAJOR, "i2c", &i2cdev_fops);  
  4.    
  5.          i2c_dev_class= class_create(THIS_MODULE, "i2c-dev");  
  6.    
  7.          /*Keep track of adapters which will be added or removed later */  
  8.          res= bus_register_notifier(&i2c_bus_type, &i2cdev_notifier);  
  9.    
  10.          /*绑定已经存在的适配器 */  
  11.          i2c_for_each_dev(NULL,i2cdev_attach_adapter);  
  12. }  

I2c-dev初始化函数主要做了注册名为”i2c”的字符设备文件和”i2c-dev”的类

 

i2cdev_read和i2cdev_write

I2c-dev.c中实现的i2cdev_read和i2cdev_write函数不具有太强的通用性，只适合下面这种单开始信号情况：


而不适合多开始信号的情况：


所以我们经常会使用i2cdev_ioctl函数的I2C_RDWR，在分析i2cdev_ioctl函数之前，我们需要了解一个结构体：

[cpp] view plaincopy
  1. /* This is the structure as used in theI2C_RDWR ioctl call */  
  2. struct i2c_rdwr_ioctl_data {  
  3.          structi2c_msg __user *msgs;         /* pointersto i2c_msgs */  
  4.          __u32nmsgs;                    /* number ofi2c_msgs */  
  5. };  

Msgs     表示单个开始信号传递的数据；

Nmsgs     表示有多少个msgs，比如上图，单开始信号时，nmsgs等于1；多开始信号时，nmsgs等于2

 

[cpp] view plaincopy
  1. struct i2c_msg {  
  2.          __u16addr;     /* slave address                         */  
  3.          __u16flags;  /* 默认为写入 */  
  4. #define I2C_M_TEN                  0x0010     /*this is a ten bit chip address */  
  5. #define I2C_M_RD           0x0001     /* read data,from slave to master */  
  6. #define I2C_M_NOSTART                  0x4000     /* if I2C_FUNC_PROTOCOL_MANGLING */  
  7. #define I2C_M_REV_DIR_ADDR     0x2000     /*if I2C_FUNC_PROTOCOL_MANGLING */  
  8. #define I2C_M_IGNORE_NAK          0x1000     /*if I2C_FUNC_PROTOCOL_MANGLING */  
  9. #define I2C_M_NO_RD_ACK           0x0800     /* if I2C_FUNC_PROTOCOL_MANGLING */  
  10. #define I2C_M_RECV_LEN               0x0400     /* length will be first received byte */  
  11.          __u16len;                  /* msg length                              */  
  12.          __u8*buf;                 /* pointer to msgdata                       */  
  13. };  

 

使用i2cdev_ioctl函数的I2C_RDWR指令会调用到i2cdev_ioctl_rdrw函数：

[cpp] view plaincopy
  1. static noinline inti2cdev_ioctl_rdrw(struct i2c_client *client,  
  2.                    unsignedlong arg)  
  3. {  
  4.          structi2c_rdwr_ioctl_data rdwr_arg;  
  5.          structi2c_msg *rdwr_pa;  
  6.          u8__user **data_ptrs;  
  7.          inti, res;  
  8.    
  9.          if(copy_from_user(&rdwr_arg,  
  10.                                (struct i2c_rdwr_ioctl_data __user *)arg,  
  11.                                sizeof(rdwr_arg)))  
  12.                    return-EFAULT;  
  13.    
  14.          if(rdwr_arg.nmsgs > I2C_RDRW_IOCTL_MAX_MSGS)  
  15.                    return-EINVAL;  
  16.    
  17.          rdwr_pa= kmalloc(rdwr_arg.nmsgs * sizeof(struct i2c_msg), GFP_KERNEL);  
  18.    
  19.          if(copy_from_user(rdwr_pa, rdwr_arg.msgs,  
  20.                                rdwr_arg.nmsgs * sizeof(struct i2c_msg))) {  
  21.                    kfree(rdwr_pa);  
  22.                    return-EFAULT;  
  23.          }  
  24.    
  25.          res= i2c_transfer(client->adapter, rdwr_pa, rdwr_arg.nmsgs);  
  26.          while(i-- > 0) {  
  27.                    if(res >= 0 && (rdwr_pa[i].flags & I2C_M_RD)) {  
  28.                             if(copy_to_user(data_ptrs[i], rdwr_pa[i].buf,  
  29.                                                 rdwr_pa[i].len))  
  30.                                      res= -EFAULT;  
  31.                    }  
  32.                    kfree(rdwr_pa[i].buf);  
  33.          }  
  34. }  

咋一看，还挺复杂，其实主要做了一件事情：把用户空间传递过来的i2c_rdwr_ioctl_data数据进行错误检查，然后调用i2c_transfer函数与适配器进行通信，如果是接收数据，代码会将访问到的数据传回i2c_rdwr_ioctl_data的buf中。I2c_transfer最终会调用到I2C适配器具体实现的master_xfer函数来与硬件进行通信。

 

3.3 eeprom实例

预备知识

使用的mini2440开发板，eeprom的地址为0x50，实验完成一个数据的读写，先看下读写时序

AT24C08任意地址字节写的时序：


AT24C08任意地址字节写的时序：


下面的代码可以按照上面的两个图来阅读：

[cpp] view plaincopy
  1. #include   
  2. #include   
  3. #include   
  4. #include   
  5. #include   
  6. #include   
  7. #include   
  8. #include   
  9. #include   
  10. #include   
  11. #include   
  12. #include   
  13.    
  14. int main()  
  15. {  
  16.          intfd, ret;  
  17.          unsignedchar rdwr_addr = 0x42;   /* e2prom 读写地址 */  
  18.          unsignedchar device_addr = 0x50; /* e2prom 设备地址 */  
  19.          unsignedchar data = 0x12;  /* 向e2prom写的数据 */  
  20.          structi2c_rdwr_ioctl_data e2prom_data;  
  21.    
  22.          fd= open("/dev/i2c/0", O_RDWR);  
  23.          if(fd < 0) {  
  24.                    perror("openerror");  
  25.                    exit(1);  
  26.          }  
  27.    
  28.          e2prom_data.msgs= (struct i2c_msg *)malloc(e2prom_data.nmsgs * \  
  29.                                                sizeof(structi2c_msg));  
  30.          if(e2prom_data.msgs == NULL) {  
  31.                    perror("mallocerror");  
  32.                    exit(1);  
  33.          }  
  34.    
  35.          ioctl(fd,I2C_TIMEOUT, 1); /* 设置超时 */  
  36.          ioctl(fd,I2C_RETRIES, 2); /* 设置重试次数 */  
  37.    
  38.           
  39.          /*向e2prom的rdwr_addr地址写入数据data*/  
  40.          e2prom_data.nmsgs= 1;  
  41.          e2prom_data.msgs[0].len= 2;  
  42.          e2prom_data.msgs[0].addr= device_addr;  
  43.          e2prom_data.msgs[0].flags= 0;     /* write */  
  44.    
  45.           
  46.          e2prom_data.msgs[0].buf= (unsigned char *)malloc(2);  
  47.          e2prom_data.msgs[0].buf[0]= rdwr_addr;    /* write address */  
  48.          e2prom_data.msgs[0].buf[1]= data;      /* write data */  
  49.    
  50.          ret= ioctl(fd, I2C_RDWR, (unsigned long)&e2prom_data);  
  51.          if(ret < 0) {  
  52.                    perror("writedata error");  
  53.                    exit(1);  
  54.          }  
  55.          printf("writedata: %d to address: %#x\n", data, rdwr_addr);  
  56.          data= 0;  /* be zero*/  
  57.    
  58.    
  59.          /*从e2prom的rdwr_addr地址读取数据存入buf*/  
  60.          e2prom_data.nmsgs= 2;  
  61.          e2prom_data.msgs[0].len= 1;  
  62.          e2prom_data.msgs[0].addr= device_addr;  
  63. //      e2prom_data.msgs[0].flags= 0;     /* write */  
  64.          e2prom_data.msgs[0].buf= &rdwr_addr;  
  65.    
  66.          e2prom_data.msgs[1].len= 1;  
  67.          e2prom_data.msgs[1].addr= device_addr;  
  68.          e2prom_data.msgs[1].flags= 1;     /* read */  
  69.          e2prom_data.msgs[1].buf= &data;  
  70.    
  71.          ret= ioctl(fd, I2C_RDWR, (unsigned long)&e2prom_data);  
  72.          if(ret < 0) {  
  73.                    perror("readerror");  
  74.                    exit(1);  
  75.          }  
  76.          printf("read  data: %d from address: %#x\n", data,rdwr_addr);  
  77.           
  78.          free(e2prom_data.msgs);  
  79.          close(fd);  
  80.    
  81.          return0;  
  82. } 

4 总线驱动

4.1 概述

I2C总线驱动是I2C适配器的软件实现，提供I2C适配器与从设备间完成数据通信的能力，比如起始，停止，应答信号和master_xfer的实现函数。

I2C总线驱动由i2c_adapter和i2c_algorithm来描述

 

4.2 S3c2440I2C控制器的硬件描述

S3c2440处理器内部集成了一个I2C控制器，通过四个寄存器来进行控制：

IICCON     I2C控制寄存器

IICSTAT     I2C状态寄存器

IICDS       I2C收发数据移位寄存器

IICADD     I2C地址寄存器

通过IICCON,IICDS,IICADD寄存器操作，可在I2C总线上产生开始位、停止位、数据和地址，而传输的状态则通过IICSTAT寄存器来获取。

 

4.3 i2c-s3c2410总线驱动分析(platform_driver)

I2C总线驱动代码在drivers/i2c/busses/i2c-s3c2410.c，这个代码同样支持s3c2410,s3c6410,s5pc110等Samsung 系列的芯片。

 

初始化模块和卸载模块

[cpp] view plaincopy
  1. static int __init i2c_adap_s3c_init(void)  
  2. {  
  3.          returnplatform_driver_register(&s3c24xx_i2c_driver);  
  4. }  
  5.    
  6. static void __exit i2c_adap_s3c_exit(void)  
  7. {  
  8.          platform_driver_unregister(&s3c24xx_i2c_driver);  
  9. }  

总线驱动是基于platform来实现的，很符合设备驱动模型的思想。

[cpp] view plaincopy
  1. static struct platform_drivers3c24xx_i2c_driver = {  
  2.          .probe                = s3c24xx_i2c_probe,  
  3.          .remove            = s3c24xx_i2c_remove,  
  4.          .id_table  = s3c24xx_driver_ids,  
  5.          .driver                = {  
  6.                    .owner     = THIS_MODULE,  
  7.                    .name       = "s3c-i2c",  
  8.                    .pm  = S3C24XX_DEV_PM_OPS,  
  9.                    .of_match_table= s3c24xx_i2c_match,  
  10.          },  
  11. };  

s3c24xx_i2c_probe函数

当调用platform_driver_register函数注册platform_driver结构体时，如果platformdevice 和 platform driver匹配成功后，会调用probe函数，来初始化适配器硬件。

[cpp] view plaincopy
  1. static int s3c24xx_i2c_probe(structplatform_device *pdev)  
  2. {  
  3.          ……  
  4.          /*初始化适配器信息 */  
  5.          strlcpy(i2c->adap.name,"s3c2410-i2c", sizeof(i2c->adap.name));  
  6.          i2c->adap.owner   = THIS_MODULE;  
  7.          i2c->adap.algo    = &s3c24xx_i2c_algorithm;  
  8.          i2c->adap.retries= 2;  
  9.          i2c->adap.class   = I2C_CLASS_HWMON | I2C_CLASS_SPD;  
  10.          i2c->tx_setup     = 50;  
  11.    
  12.          /*初始化自旋锁和等待队列头 */  
  13.          spin_lock_init(&i2c->lock);  
  14.          init_waitqueue_head(&i2c->wait);  
  15.    
  16.          /*映射寄存器 */  
  17.          res= platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);  
  18.          i2c->ioarea= request_mem_region(res->start, resource_size(res),  
  19.                                                 pdev->name);  
  20.          i2c->regs= ioremap(res->start, resource_size(res));  
  21.    
  22.          /*设置I2C核心需要的信息 */  
  23.          i2c->adap.algo_data= i2c;  
  24.          i2c->adap.dev.parent= &pdev->dev;  
  25.    
  26.          /*初始化I2C控制器 */  
  27.          ret= s3c24xx_i2c_init(i2c);  
  28.    
  29.          /*申请中断 */  
  30.          i2c->irq= ret = platform_get_irq(pdev, 0);  
  31.          ret= request_irq(i2c->irq, s3c24xx_i2c_irq, 0,  
  32.                               dev_name(&pdev->dev), i2c);  
  33.    
  34.    /* 注册I2C适配器 */  
  35.          ret= i2c_add_numbered_adapter(&i2c->adap);  
  36.          ……  
  37. }  

Probe主要工作是时能硬件并申请I2C适配器使用的IO地址，中断号等，然后向I2C核心添加这个适配器。I2c_adapter注册过程i2c_add_numbered_adapter->i2c_register_adapter

 

I2C总线通信方法

[cpp] view plaincopy
  1. static const struct i2c_algorithms3c24xx_i2c_algorithm = {  
  2.          .master_xfer             = s3c24xx_i2c_xfer,  
  3.          .functionality             = s3c24xx_i2c_func,  
  4. };  

s3c24xx_i2c_xfer函数是总线通信方式的具体实现，依赖于s3c24xx_i2c_doxfer和s3c24xx_i2c_message_start两个函数；

[cpp] view plaincopy
  1. static int s3c24xx_i2c_doxfer(structs3c24xx_i2c *i2c,  
  2.                                   struct i2c_msg *msgs, int num)  
  3. {  
  4.          ret =s3c24xx_i2c_set_master(i2c);  
  5.    
  6.          i2c->msg     = msgs;  
  7.          i2c->msg_num= num;  
  8.          i2c->msg_ptr= 0;  
  9.          i2c->msg_idx= 0;  
  10.          i2c->state   = STATE_START;  
  11.    
  12.          s3c24xx_i2c_message_start(i2c,msgs);  
  13. }  

首先设置s3c I2C设备器为主设备，然后调用s3c24xx_i2c_message_start函数启动I2C消息传输。

s3c24xx_i2c_func函数返回适配器所支持的通信功能。

 

4.4 适配器的设备资源(platform_device)

S3c2440的I2C总线驱动是基于platform来实现，前面我们分析了platformdriver部分，再来看下platform device部分。

在arch/arm/plat-samsung/dev-i2c0.c文件中定义了platform_device结构体以及I2C控制器的资源信息：

[cpp] view plaincopy
  1. static struct resource s3c_i2c_resource[] ={  
  2.          [0]= {  
  3.                    .start= S3C_PA_IIC,  
  4.                    .end   = S3C_PA_IIC + SZ_4K - 1,  
  5.                    .flags= IORESOURCE_MEM,  
  6.          },  
  7.          [1]= {  
  8.                    .start= IRQ_IIC,  
  9.                   .end  = IRQ_IIC,  
  10.                    .flags= IORESOURCE_IRQ,  
  11.          },  
  12. };  
  13.    
  14. struct platform_device s3c_device_i2c0 = {  
  15.          .name                 = "s3c2410-i2c",   /* 设备名 */  
  16. #ifdef CONFIG_S3C_DEV_I2C1  
  17.          .id               = 0,  
  18. #else  
  19.          .id               = -1,  
  20. #endif  
  21.          .num_resources         =ARRAY_SIZE(s3c_i2c_resource),  
  22.          .resource   =s3c_i2c_resource,  
  23. };  
  24.    
  25. struct s3c2410_platform_i2cdefault_i2c_data __initdata = {  
  26.          .flags                  = 0,  
  27.          .slave_addr      = 0x10,  /* I2C适配器的地址 */  
  28.          .frequency        = 100*1000,  /* 总线频率 */  
  29.          .sda_delay        = 100,   /* SDA边沿延迟时间ns */  
  30. };  
  31.    
  32. void __init s3c_i2c0_set_platdata(structs3c2410_platform_i2c *pd)  
  33. {  
  34.          structs3c2410_platform_i2c *npd;  
  35.    
  36.          if(!pd)  
  37.                    pd= &default_i2c_data;  
  38.    
  39.          npd= s3c_set_platdata(pd, sizeof(struct s3c2410_platform_i2c),  
  40.                                    &s3c_device_i2c0);  
  41.    
  42.          if(!npd->cfg_gpio)  
  43.                    npd->cfg_gpio= s3c_i2c0_cfg_gpio;  
  44. }  

在板文件中把platform_device注册进内核：

[cpp] view plaincopy
  1. static struct platform_device*mini2440_devices[] __initdata = {  
  2.          ……  
  3.          &s3c_device_i2c0,  
  4. ……  
  5. };  

调用s3c_i2c0_set_platdata 函数把适配器具体的数据赋值给dev.platform_data：

[cpp] view plaincopy
  1. static void __init mini2440_init(void)  
  2. {  
  3.          ……  
  4. s3c_i2c0_set_platdata(NULL);  
  5. }  

I2C总线驱动就分析到这里。


5 客户驱动

5.1 概述

I2C客户驱动是对I2C从设备的实现，一个具体的I2C客户驱动包括两个部分：一部分是i2c_driver，用于将设备挂接于i2c总线；另一部分是设备本身的驱动。

I2C客户驱动程序主要由i2c_driver和i2c_client来描述。

 

5.2 实例源码分析

好了，我们来深入了解客户驱动代码的实现，drivers/misc/eeprom/at24.c文件支持大多数I2C接口的eeprom

I2c_driver实现

[cpp] view plaincopy
  1. static struct i2c_driver at24_driver = {  
  2.          .driver= {  
  3.                    .name= "at24",  
  4.                    .owner= THIS_MODULE,  
  5.          },  
  6.          .probe= at24_probe,  /* 当i2c_client和i2c_driver匹配时调用 */  
  7.          .remove= __devexit_p(at24_remove), /* 注销时调用 */  
  8.          .id_table= at24_ids,   /* i2c_driver支持的i2c_client类型 */  
  9. };  

初始化和卸载

[cpp] view plaincopy
  1. static int __init at24_init(void)  
  2. {  
  3.          returni2c_add_driver(&at24_driver);  
  4. }  
  5.    
  6. static void __exit at24_exit(void)  
  7. {  
  8.          i2c_del_driver(&at24_driver);  
  9. }  

At24_Probe函数

[cpp] view plaincopy
  1. static int at24_probe(struct i2c_client*client, const struct i2c_device_id *id)  
  2. {  
  3.          ……  
  4.           
  5.          /* 
  6.           * Export the EEPROM bytes through sysfs, sincethat's convenient. 
  7.           * By default, only root should see the data(maybe passwords etc) 
  8.           */  
  9.          sysfs_bin_attr_init(&at24->bin);  
  10.          at24->bin.attr.name= "eeprom";  
  11.          at24->bin.attr.mode= chip.flags & AT24_FLAG_IRUGO ? S_IRUGO : S_IRUSR;  
  12.          at24->bin.read= at24_bin_read;  
  13.          at24->bin.size= chip.byte_len;  
  14.    
  15.          at24->macc.read= at24_macc_read;  
  16.         writable = !(chip.flags &AT24_FLAG_READONLY);  
  17.          if(writable) {  
  18.                    if(!use_smbus || i2c_check_functionality(client->adapter,  
  19.                                      I2C_FUNC_SMBUS_WRITE_I2C_BLOCK)){  
  20.    
  21.                             unsignedwrite_max = chip.page_size;  
  22.    
  23.                             at24->macc.write= at24_macc_write;  
  24.    
  25.                             at24->bin.write= at24_bin_write;  
  26.                             at24->bin.attr.mode|= S_IWUSR;  
  27.                             ……  
  28.          }  
  29. ……  
  30.           
  31. err = sysfs_create_bin_file(&client->dev.kobj,&at24->bin);  
  32.          if(err)  
  33.                    gotoerr_clients;  
  34.    
  35.          i2c_set_clientdata(client,at24);  
  36.          ……  
  37. }  

Probe函数主要的工作是在sys目录下创建bin节点文件，用户可以同此节点文件来操作eeprom，并提供操作方法(read，write)

 

5.3  I2c_client实现

At24c不依赖于具体的CPU和I2C控制器硬件特性，因此如果电路板包含该外设，只需要添加对应的i2c_board_info，下面是at24c08 i2c_client在板文件中的实现：

[cpp] view plaincopy
  1. static struct at24_platform_data at24c08 ={  
  2.          .byte_len = SZ_8K / 8,   /* eeprom的存储大小,单位Byte */  
  3.          .page_size        = 16,      /* 页大小 Byte */  
  4. };  
  5.    
  6. static struct i2c_board_infomini2440_i2c_devs[] __initdata = {  
  7.          {  
  8.                    I2C_BOARD_INFO("24c08",0x50),          /* 24c08设备名，0x50设备地址 */  
  9.                    .platform_data= &at24c08,              /* 赋值给client->dev->platform_data */  
  10.          },  
  11. };  
  12. static void __init mini2440_init(void)  
  13. {  
  14.          ……  
  15.          i2c_register_board_info(0,mini2440_i2c_devs,    /* busnum = 0,busnum是适配器编号，用来识别从设备使用的哪个适配器 */  
  16.                                      ARRAY_SIZE(mini2440_i2c_devs));  
  17.          ……  
  18. }  

I2c_register_board_info函数会把I2C从设备硬件特性信息注册到全局链表__i2c_board_list，在调用i2c_add_adapter函数时，会遍历__i2c_board_list获得从设备信息来构造i2c_client。

 

I2c_client的构建

我们调用I2c_register_board_info函数会把I2C从设备硬件特性信息注册到全局链表__i2c_board_list，但是还没有构建出一个i2c_client结构体，也没有注册进I2C总线。我们来分析一下构造的过程，调用i2c_add_adapter函数时，会遍历__i2c_board_list获得从设备信息来构造i2c_client：i2c_register_adapter()->i2c_scan_static_board_info()->i2c_new_device()->device_register()。

 

5.4  I2c_driver和i2c_client的match

在调用i2c_add_driver注册i2c_driver和构建i2c_client时，都会调用i2c bus中注册的i2c_device_match()->i2c_match_id()函数通过i2c_driver->id_table->name和client->name来匹配

[cpp] view plaincopy
  1. static const struct i2c_device_id*i2c_match_id(const struct i2c_device_id *id,  
  2.                                                         conststruct i2c_client *client)  
  3. {  
  4.          while(id->name[0]) {  
  5.                    if(strcmp(client->name, id->name) == 0)  
  6.                             returnid;  
  7.                    id++;  
  8.          }  
  9.          returnNULL;  
  10. }  

5.5 测试

已在mini2440上实验成功，在/sys/bus/i2c/devices/0-0050/目录下(50代表从设备地址)会产生一个eeprom文件，这个文件相当于是硬件设备eeprom的映射，我们可以像普通文件一样对eeprom文件进行操作，实质上就是就硬件eeprom的操作。重启开发板，你会发现对eeprom文件修改过的内容不会改变，这就证明实验成功了，要知道sys文件系统是无法对数据保存的。

6 总结

下图根据之前的分析丰富的架构图


Tips：I2C适配器驱动不一定是基于platform实现，这里是以s3c-i2c为例。

 

I2c_driver、i2c_client与i2c_adapter

I2c_driver与i2c_client是一对多的关系，一个i2c_driver上可以支持多个同等类型的i2c_client。调用i2c_add_driver函数将I2c_driver注册到I2C总线上，调用i2c_register_board_info函数将i2c_client注册到全局链表__i2c_board_list。当调用i2c_add_adapter注册适配器时，遍历__i2c_board_list链表，i2c_register_adapter()->i2c_scan_static_board_info()->i2c_new_device()会构建i2c_client结构。当调用i2c_add_driver时，会先注册i2c_driver到I2C总线上，然后调用I2C BUS注册的match函数进行匹配，如果匹配成功，则先调用I2C BUS中注册的probe函数，在调用i2c_driver中实现的probe函数，完成相应的工作。


转载：http://blog.csdn.net/column/details/i2c-subsystem.html

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