Gsensor与I2c解析

驱动i2c控制器归根到底是对IIC控制器的寄存器进行读写，因此，理解了linux中是怎样通过层层调用来操作IIC的寄存器，便理解了整个IIC子系统的轮廓。
下面以公司使用的重力传感器（bma250）驱动为例来描述这个轮廓。
首先介绍三个比较重要的驱动文件:
bma250.c(Drivers/Gsensor/),I2c_core.c(Drivers/I2c/),I2c-sunxi.c(/Drivers/I2c/busses)。
    bma250.c与外接的传感器bma250有关（即client端），I2c_sunxi.c与主控的IIC控制器有关（即adapter端，是对IIC寄存器操作的所在文件）,I2c_core.c则起到为前面两个文件进行关联的作用（实际上就是总线管理的作用，而这里是IIC总线）。区分开的一个很大的好处便是移植性强，比如bma250.c可以用于一切支持linux的硬件平台，而I2c_sunxi.c可用于A10的所有IIC外围器件，硬件变动下，I2c_core.c则基本不用改变。
     在I2c_sunxi.c的模块初始化中定义了一个平台设备，用于获取A10的IIC寄存器地址和中断向量，而在平台设备匹配成功后调用的i2c_sunxi_probe函数中，初始化了一个i2c_adapter结构体，这个结构体用于描述A10的IIC控制器，并通过i2c_add_numbered_adapter函数向IIC总线添加了添加了这个adapter。i2c_adapter结构体有个很重要的成员，即i2c_algorithm结构，该结构下又有一个很重要的成员：master_xfer，I2c_sunxi.c在初始化i2c_adapter时将master_xfer初始化为i2c_sunxi_xfer，而i2c_sunxi_xfer正是对A10的IIC寄存器进行操作的开始。在此函数中，通过直接操作IIC寄存器，使能了IIC中断，发出了IIC的开始信号，并通过wait_event_timeout函数让进程进入休眠，接下来通过层层中断（比如IIC开始信号发出完成后会发生中断，发送完一个字节也会发生中断）将i2c结构体中的msg数据发送出去，此处i2c是i2c_adapter结构体中的algo_data成员，要发送的数据都放在这个msg结构体里。
    因此，只需要注册并调用i2c_adapter->algo->smbus_xfer，便可以让IIC控制器按要求发出或接收数据。
    I2c_core.c在完成建设IIC总线的同时，还完成了对i2c_adapter->algo->smbus_xfer的封装，即i2c_transfer，而i2c_smbus_read_i2c_block_data之类的函数又对i2c_transfer进行了封装。因而只需调用i2c_smbus_read_i2c_block_data等函数，并传入对应的i2c_adapter，便可以让控制器按要求发出或接收数据。
    在bma250.c的模块初始化中，注册了一个i2c_driver：bma250_driver,该步骤引发了bma250（client）与A10的IIC接口（adapter）的匹配。匹配中一个非常关键的因素是bma250_driver中的address_list，即bma250的IIC地址，新版本的内核隐藏了这一步的实现，变得自动化，只需要给出的address_list正确，硬件电路正确，linux的IIC总线上挂有对应的adapter，变可以匹配成功，匹配成功后，linux新建了一个client结构，并将结构里的adapter初始化为匹配成功的那个adapter，至此，总线上，bma250便与A10的IIC接口配对，bma250.c中的函数所用到的参数adapter，都是配对成功的那个adapter.
    这里说一下旧版本（2.6和2.6之前）内核client和adapter的匹配过程。在调用IIC驱动注册函数时（i2c_add_driver），引发了i2c_probe函数的调用，在该函数中，把注册在IIC总线上的adapter逐个拿出来做实验，实验过程如下：将IIC有可能的地址0~0x7F，逐个与address_list里的地址进行对比，如果相同则调用i2c_smbus_xfer，该函数实际操作了目前这个被实验中的adatper的寄存器，发出信号与bma250通讯。若bma250发出了应答信号，则匹配成功。匹配的实现算法与硬件无关，并且算法应该是比较成熟了，所以新内核将其直接拿来用，并将其隐藏起来，不再需要驱动开发者重写过匹配算法。
    到这里总结一下：I2c_core.c建设了一条IIC总线，I2c-sunxi.c向总线添加了一个adapter,而bma250.c通过向总线注册一个IIC驱动，探测总线上适合（硬件上连接）的adapter，探测成功后bma250便与A10建立联系，bma250.c通过调用I2c_core.c的函数从而调用I2c-sunxi.c里的函数，完成了IIC硬件上的实现。
     下面以bma250.c为例，简单说一下上层到下层的调用过程。向总线注册完IIC驱动后，将匹配到的adapter作为后续函数的参数。Bma250驱动通过一工作队列定时调用函数bma250_read_accel_xyz，该函数读出了bma250里的三轴数据，通过输入子系统，将数据上报给系统。整个调用路线如下：
bma250_read_accel_xyz → bma250_smbus_read_byte_block →i2c_smbus_read_i2c_block_data（进入I2c_core.c）→ i2c_smbus_xfer → adapter->algo->smbus_xfer(i2c_sunxi_xfer) → i2c_sunxi_do_xfer（引发中断）→ i2c_sunxi_handler（IIC中断函数）→i2c_sunxi_core_process→aw_twi_put_byte/aw_twi_get_byte等 →readl/ writel(此函数正是操作A20寄存器的函数)
这便是整个IIC子系统的实现轮廓。


以下总结编写IIC驱动所需做的工作：
1、通过平台设备或其他手段获取主控IIC控制器的资源（寄存器地址和中断向量号），申请中断并实现中断函数。
2、向IIC总线添加一个初始化好的i2c_adapter结构体。而初始化一个i2c_adapter结构体时最重要的一步是实现i2c_adapter中的algo成员，在algo的成员函数中通过操作寄存器，发出IIC起始信号引发后续数据的发送与接收（通过中断，里面也是通过操作寄存器实现）。
3、向IIC总线添加一个初始化好的i2c_driver结构体。初始化时比较重要的是给出IIC设备的地址。在其probe函数中完成向应用层接口的初始化，如初始化一个输入子系统，用于上报数据。