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Linux I2C 驅(qū)動(dòng)分析

發(fā)布時(shí)間: 2012/9/10 17:23:04

最近在看Linux 2.6.21內(nèi)核的I2C驅(qū)動(dòng)，也在網(wǎng)上查了一下資料，有錯(cuò)也有對(duì)，有些心得，記錄下來(lái)吧。里面認(rèn)識(shí)或許多有不當(dāng)之處，還懇請(qǐng)指正。

    1. I2C 協(xié)議

    1.1 I2C總線工作原理

    I2C總線是由數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘SCL構(gòu)成的串行總線，各種被控制器件均并聯(lián)在這條總線上，每個(gè)器件都有一個(gè)唯一的地址識(shí)別，可以作為總線上的一個(gè)發(fā)送器件或接收器件（具體由器件的功能決定）

    1.2 I2C總線的幾種信號(hào)狀態(tài)

    1. 空閑狀態(tài)：SDA和SCL都為高電平。

    2. 開(kāi)始條件（S）：SCL為高電平時(shí)，SDA由高電平向低電平跳變，開(kāi)始傳送數(shù)據(jù)。

    3. 結(jié)束條件（P）：SCL為低電平時(shí)，SDA由低電平向高電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù)。

    4. 數(shù)據(jù)有效：在SCL的高電平期間， SDA保持穩(wěn)定，數(shù)據(jù)有效。SDA的改變只能發(fā)生在SCL的底電平期間。

    5. ACK信號(hào)：數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中，接收器件每接收一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)要產(chǎn)生一個(gè)ACK信號(hào)，向發(fā)送器件發(fā)出特定的低電平脈沖，表示已經(jīng)收到數(shù)據(jù)。

    1.3 I2C總線基本操作

    I2C總線必須由主器件（通常為微控制器）控制，主器件產(chǎn)生串行時(shí)鐘（SCL），同時(shí)控制總線的傳輸方向，并產(chǎn)生開(kāi)始和停止條件。

    數(shù)據(jù)傳輸中，首先主器件產(chǎn)生開(kāi)始條件，隨后是器件的控制字節(jié)（前七位是從器件的地址，最后一位為讀寫(xiě)位）。接下來(lái)是讀寫(xiě)操作的數(shù)據(jù)，以及 ACK響應(yīng)信號(hào)。數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束時(shí)，主器件產(chǎn)生停止條件

    2. Linux I2C 結(jié)構(gòu)分析

    2.1 層次分析

    1. I2C Core

    I2C Core用于維護(hù)Linux的I2C核心部分，其中維護(hù)了兩個(gè)靜態(tài)的List,分別記錄系統(tǒng)中的I2C driver結(jié)構(gòu)和I2C adapter結(jié)構(gòu)。

    static LIST_HEAD（adapters）；

    static LIST_HEAD（drivers）；

    I2C core提供接口函數(shù)，允許一個(gè)I2C adatper,I2C driver和I2C client初始化時(shí)在I2C core中進(jìn)行注冊(cè)，以及退出時(shí)進(jìn)行注銷。具體可以參見(jiàn)i2c_core.c代碼。

    同時(shí)還提供了I2C總線讀寫(xiě)訪問(wèn)的一般接口（具體的實(shí)現(xiàn)在與I2C控制器相關(guān)的I2C adapter中實(shí)現(xiàn)），主要應(yīng)用在I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)中。

    常用的主要是

    i2c_master_send（）

    i2c_master_recv（）

    i2c_transfer（）

    2. I2C bus driver

    總線驅(qū)動(dòng)的職責(zé)，是為系統(tǒng)中每個(gè)I2C總線增加相應(yīng)的讀寫(xiě)方法。但是總線驅(qū)動(dòng)本身并不會(huì)進(jìn)行任何的通訊，它只是存在在那里，等待設(shè)備驅(qū)動(dòng)調(diào)用其函數(shù)。

    在系統(tǒng)開(kāi)機(jī)時(shí)，首先裝載的是I2C總線驅(qū)動(dòng)。一個(gè)總線驅(qū)動(dòng)用于支持一條特定的I2C總線的讀寫(xiě)。一個(gè)總線驅(qū)動(dòng)通常需要兩個(gè)模塊，一個(gè)struct i2c_adapter和一個(gè)struct i2c_algorithm來(lái)描述：

    在 buses目錄下的i2c-pxa.c中實(shí)現(xiàn)了PXA的I2C總線適配器，I2C adapter 構(gòu)造一個(gè)對(duì)I2C core層接口的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并通過(guò)接口函數(shù)向I2C core注冊(cè)一個(gè)控制器。I2C adapter主要實(shí)現(xiàn)對(duì)I2C總線訪問(wèn)的算法，iic_xfer（）函數(shù)就是I2C adapter底層對(duì)I2C總線讀寫(xiě)方法的實(shí)現(xiàn)。同時(shí)I2C adpter 中還實(shí)現(xiàn)了對(duì)I2C控制器中斷的處理函數(shù)。

    1） i2c-pxa.c定義了i2c_algorithm,并且實(shí)現(xiàn)了master的發(fā)送函數(shù)i2c_pxa_xfer（），以及設(shè)備查詢總線的模式的函數(shù)i2c_pxa_functionality（）

    static const struct i2c_algorithm i2c_pxa_algorithm = {

    .master_xfer = i2c_pxa_xfer,

    .functionality = i2c_pxa_functionality,

    };

    2） i2c-pxa.c中，實(shí)現(xiàn)了i2c_adapter,主要是在定義pxa-i2c時(shí)進(jìn)行初始化，并且i2c_pxa_probe（）中進(jìn)行填充parent指針，并且調(diào)用

    ret = i2c_add_adapter（&i2c->adap）；

    進(jìn)行添加。

    static struct pxa_i2c i2c_pxa = {

    .lock = SPIN_LOCK_UNLOCKED,

    .adap = {

    .owner = THIS_MODULE,

    .algo = &i2c_pxa_algorithm,

    .name = "pxa2xx-i2c.0",

    .retries = 5,

    },

    };

    總的來(lái)說(shuō)，在i2c-pxa中，使用platform驅(qū)動(dòng)模型，完成了i2c的總線兩種模塊struct i2c_adapter和struct i2c_algorithm

    3. I2C device driver

    I2C只有總線驅(qū)動(dòng)是不夠的，必須有設(shè)備才能工作。這就是I2C device driver的必要性。I2C的device是有兩個(gè)模塊來(lái)描述的，struct i2c_driver和struct i2c_client.

    在介紹chips目錄下的device driver前有必要介紹一下i2c-dev.c文件。

    i2c-dev.c中提供了一個(gè)通用的I2C設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，實(shí)現(xiàn)了字符類型設(shè)備的訪問(wèn)接口，對(duì)設(shè)備的具體訪問(wèn)是通過(guò)I2C adapter來(lái)實(shí)現(xiàn)的。構(gòu)造一個(gè)對(duì)I2C core層接口的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通過(guò)接口函數(shù)向 I2C Core注冊(cè)一個(gè)I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)。同時(shí)構(gòu)造一個(gè)對(duì)用戶層接口的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并通過(guò)接口函數(shù)向內(nèi)核注冊(cè)為一個(gè)主設(shè)備號(hào)為89的字符類型設(shè)備。

    static struct i2c_driver i2cdev_driver = {

    .driver = {

    .name = "dev_driver",

    },

    .id = I2C_DRIVERID_I2CDEV,

    .attach_adapter = i2cdev_attach_adapter,

    .detach_adapter = i2cdev_detach_adapter,

    .detach_client = i2cdev_detach_client,

    };

    struct i2c_dev {

    struct list_head list;

    struct i2c_adapter *adap;


本文出自：億恩科技【mszdt.com】

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