I2C設備驅動介紹

1、目錄目錄 I2C總線 I2C子系統(tǒng) I2C設備驅動I2CI2C總線總線 I2CI2C總線總線I2CI2C總線總線I2C總線I2CI2C總線總線 I2C（InterIntegrated Circuit）總線是由PHILIPS公司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設備，是微電子通信控制領域廣泛采用的一種總線標準。它是同步通信的一種特殊形式，具有接口線少，控制方式簡單，器件封裝形式小，通信速率較高等優(yōu)點。 I2C 總線支持任何IC 生產(chǎn)過程(NMOS CMOS、雙極性）。兩線串行數(shù)據(jù)（SDA）和串行時鐘 （SCL）線在連接到總線的器件間傳遞信息。每個器件都有一個唯一的地址識別（無論是微控

2、制器MCU、LCD 驅動器、存儲器或鍵盤接口），而且都可以作為一個發(fā)送器或接收器（由器件的功能決定）。很明顯，LCD 驅動器只是一個接收器，而存儲器則既可以接收又可以發(fā)送數(shù)據(jù)。主機是初始化總線的數(shù)據(jù)傳輸并產(chǎn)生允許傳輸?shù)臅r鐘信號 的器件；MCU一般作為主機，而其他與其連接的外設都被認為是從機。I2CI2C總線總線 I2CI2C總線總線 I2CI2C總線總線 I2CI2C總線總線 I2C子系統(tǒng) I2C子系統(tǒng) I2C子系統(tǒng) 為了方便i2c 設備驅動的開發(fā)，避免因為I2C 控制器的硬件差異而導致設備驅動的差異性，linux 對I2C 總線進行了封裝。為 I2C 設備、控制器、及驅動提供了統(tǒng)一的注冊平臺

3、，同時為數(shù)據(jù)傳輸提供了統(tǒng)一的接口。 I2C 總線作為一類抽象的總線模型，具體的通信由總線控制器 i2c_adapter 所提供的總線驅動算法i2c_algorithm 來完成。與用戶空間的交互由設備驅動完成，由 i2c-dev 結構維護。i2c_driver 結構維護了一類設備的驅動方法，i2c_client 結構維護i2c 子系統(tǒng)中獨立的i2c 設備。另外，設備只完成與I2C-core 的數(shù)據(jù)交互，不能與適配器直接通信，真正數(shù)據(jù)的傳輸由i2c-core 調用相應的i2c 控制器完成。 I2C子系統(tǒng) Linux的I2C體系結構分為3個組成部分： I2C核心 I2C 核心提供了I2C總線驅動和設

4、備驅動的注冊、注銷方法，I2C通信方法（即“algorithm”）上層的、與具體適配器無關的代碼以及探測設備、檢測設備地址的上層代碼等。 I2C總線驅動 I2C總線驅動是對I2C硬件體系結構中適配器端的實現(xiàn)，適配器可由CPU控制，甚至直接集成在CPU內部。 I2C總線驅動主要包含了I2C適配器數(shù)據(jù)結構i2c_adapter、I2C適配器的algorithm數(shù)據(jù)結構i2c_algorithm和控制I2C適配器產(chǎn)生通信信號的函數(shù)。 經(jīng)由I2C總線驅動的代碼，我們可以控制I2C適配器以主控方式產(chǎn)生開始位、停止位、讀寫周期，以及以從設備方式被讀寫、產(chǎn)生ACK等。 I2C設備驅動 I2C設備驅動是對I2

5、C硬件體系結構中設備端的實現(xiàn)，設備一般掛接在受CPU控制的I2C適配器上，通過I2C適配器與CPU交換數(shù)據(jù)。 I2C設備驅動主要包含了數(shù)據(jù)結構i2c_driver和i2c_client，我們需要根據(jù)具體設備實現(xiàn)其中的成員函數(shù)。I2C子系統(tǒng) I2C子系統(tǒng) 在Linux內核源代碼中的drivers目錄下包含一個i2c目錄，而在i2c目錄下又包含如下文件和文件夾： i2c-core.c : 這個文件實現(xiàn)了I2C核心的功能以及/proc/bus/i2c*接口。 i2c-dev.c : 實現(xiàn)了I2C適配器設備文件的功能，每一個I2C適配器都被分配一個設備。通過適配器訪問設備時的主設備號都為89，次設備號

6、為0255。應用程序通過 “i2c-%d” (i2c-0, i2c-1, ., i2c-10, .)文件名并使用文件操作接口open()、write()、read()、ioctl()和close()等來訪問這個設備。i2c-dev.c并沒有針對特定的設備而設計，只是提供了通用的read()、write()和ioctl()等接口，應用層可以借用這些接口訪問掛接在適配器上的I2C設備的存儲空間或寄存器并控制I2C設備的工作方式。 chips文件夾 : 這個目錄中包含了一些特定的I2C設備驅動，如Dallas公司的DS1337實時鐘芯片、EPSON公司的RTC8564實時鐘芯片和I2C接口的EEPR

7、OM驅動等。 busses文件夾:這個文件中包含了一些I2C總線的驅動，如S3C2410的I2C控制器驅動為i2c-s3c2410.c。 algos文件夾 : 實現(xiàn)了一些I2C總線適配器的algorithm。 此外，內核中的i2c.h這個頭文件對i2c_driver、i2c_client、i2c_adapter和i2c_algorithm這4個數(shù)據(jù)結構進行了定義。理解這4個結構體的作用十分關鍵，分別給出了它們的定義。I2C子系統(tǒng) struct i2c_adapter struct module *owner; unsigned int id; unsigned int class; /* cl

8、asses to allow probing for */ const struct i2c_algorithm *algo; /* the algorithm to access the bus */ void *algo_data; /* data fields that are valid for all devices */ struct rt_mutex bus_lock; int timeout; /* in jiffies */ int retries; struct device dev; /* the adapter device */ int nr; char name48

9、; struct completion dev_released; struct list_head userspace_clients; ;I2C子系統(tǒng) struct i2c_algorithm /* If an adapter algorithm cant do I2C-level access, set master_xfer to NULL. If an adapter algorithm can do SMBus access, set smbus_xfer. If set to NULL, the SMBus protocol is simulated using common I

10、2C messages */ /* master_xfer should return the number of messages successfully processed, or a negative value on error */ int (*master_xfer)(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs, int num); int (*smbus_xfer) (struct i2c_adapter *adap, u16 addr, unsigned short flags, char read_write, u8 com

11、mand, int size, union i2c_smbus_data *data); /* To determine what the adapter supports */ u32 (*functionality) (struct i2c_adapter *);I2C子系統(tǒng) struct i2c_driver unsigned int class; int (*attach_adapter)(struct i2c_adapter *); int (*detach_adapter)(struct i2c_adapter *); /* Standard driver model interf

12、aces */ int (*probe)(struct i2c_client *, const struct i2c_device_id *); int (*remove)(struct i2c_client *); /* driver model interfaces that dont relate to enumeration */ void (*shutdown)(struct i2c_client *); int (*suspend)(struct i2c_client *, pm_message_t mesg); int (*resume)(struct i2c_client *)

13、; void (*alert)(struct i2c_client *, unsigned int data); int (*command)(struct i2c_client *client, unsigned int cmd, void *arg); struct device_driver driver; const struct i2c_device_id *id_table; /* Device detection callback for automatic device creation */ int (*detect)(struct i2c_client *, struct

14、i2c_board_info *); const unsigned short *address_list; struct list_head clients;I2C子系統(tǒng) struct i2c_client unsigned short flags; /* div., see below */ unsigned short addr; /* chip address - NOTE: 7bit */ /* addresses are stored in the */ /* _LOWER_ 7 bits */ char nameI2C_NAME_SIZE; struct i2c_adapter

15、*adapter; /* the adapter we sit on */ struct i2c_driver *driver; /* and our access routines */ struct device dev; /* the device structure */ int irq; /* irq issued by device */ struct list_head detected;I2CI2C設備驅動設備驅動 I2C設備驅動I2CI2C設備驅動設備驅動 編寫I2C設備驅動有兩種方法。一種是利用系統(tǒng)給i2c-dev.c來實現(xiàn)一個i2c適配器的設備文件，然后通過在應用層操作i

16、2c適配器來控制i2c設備。 另一種是為i2c設備，獨立編寫一個設備驅動。在這種情況下，是不需要使用i2c-dev.c的。通常我們?yōu)閕2c設備在內核層編寫驅動程序。 目前內核支持兩種編寫i2c驅動程序的方式，分別稱這兩種方式為“Adapter方式（LEGACY）”和“Probe方式（new style）”。兩者流程上基本相似，而前者屬于舊式驅動開發(fā)方式，就不作討論。這里關注現(xiàn)在流行使用的Probe方式。I2CI2C設備驅動設備驅動 構建i2c_driverstatic struct i2c_driver pca953x_driver = .driver = .name= pca953x, ,

17、.probe= pca953x_probe, /當有i2c_client和i2c_driver匹配時調用 .remove= pca953x_remove,/注銷時調用 .id_table= pca953x_id,/匹配規(guī)則 ; 注冊i2c_driverstatic int _init pca953x_init(void) return i2c_add_driver(&pca953x_driver); module_init(pca953x_init);I2CI2C設備驅動設備驅動 在注冊i2c_driver的過程中，是將driver注冊到了i2c_bus_type的總線上。此總線的匹配

18、規(guī)則是：static const struct i2c_device_id *i2c_match_id(const struct i2c_device_id *id, const struct i2c_client *client) while (id-name0) if (strcmp(client-name, id-name) = 0) return id; id+; return NULL; 可以看出是利用i2c_client的名稱和id_table中的名稱做匹配的。本驅動中的id_table為：static const struct i2c_device_id pca953x_id =

19、 pca9534, 0, , ;I2CI2C設備驅動設備驅動 注冊i2c_board_info 對于Probe模式，通常在平臺代碼中要完成i2c_board_info的注冊。方法如下：static struct i2c_board_info _initdata test_i2c_devices = I2C_BOARD_INFO(pca9534 , 0 x27),/pca9534為芯片名稱，0 x27為芯片地址 .platform_data = &pca9534 _data,; i2c_register_board_info(0, test_i2c_devices,ARRAY_SIZE(test_i2c_devices); /注冊 字符驅動注冊 在Probe方式下，添加字符驅動的位置在pca953x_probe中。static int _devinit pca953x_probe(struct i2c_cli